电沉积Cu/Zn金属预制层后续低硒压硒化制备CZTSe薄膜

在玻璃/Mo衬底上采用恒电流顺序电沉积Cu-Zn金属预制层,后续在SnSe_x(x=1,2)气氛较低硒压条件下硒化制备CZTSe薄膜。SnSe_x(x=1,2)分压由Sn源温度控制,Se分压由Se源温度控制,Se源及样品温度分别为270℃和570℃。采用3种不同的硒化处理工艺对金属预制层进行硒化处理。通过SEM及EDS表征CZTSe薄膜的结构、形貌及成分。综合SEM及EDS测试结果,确定CZTSe和Mo界面处MoSe_2相很薄。实验发现较低SnSe_x(x=1,2)气氛条件下可实现高温低Se压硒化CuZn预制层制备单相CZTSe薄膜,经工艺优化得到效率为7.6%的CZTSe太阳电池。     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子(Ⅱ)预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了多层和双层CuInGa(CIG)预制膜,采用固态硒化法制备获得了Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)吸收层薄膜,考察了预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响.采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构.结果表明,CIG多层预制膜由Cu11 In9、CuIn和In相组成,CIG双层预制膜由Cu11 In9、CuIn、In和CuGa相组成.通过硒化CIG双层和多层预制膜,所获得的CIGS薄膜均为黄铜矿相结构,薄膜具有(112)面的择优取向.当硒化时间为17min时,通过硒化CIG双层预制膜所获得的CIGS薄膜出现了上层致密,下层疏松的结构,延长硒化时间为25min,CIGS薄膜变得致密.     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子（II）预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响

采用中频交流磁控溅射方法,在Mo层上沉积了多层和双层CuInGa（CIG）预制膜,采用固态硒化法制备获得了Cu（In1-xGax）曳（CIGS）吸收层薄膜,考察了预制膜对CIGS薄膜结构和形貌的影响。采用SEM和EDS观察和分析了薄膜的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构。结果表明,CIG多层预制膜由Cu11In9、CuIn和In相组成,CIG双层预制膜由Cu11In9、CuIn、In和CuGa相组成。通过硒化CIG双层和多层预制膜,所获得的CIGS薄膜均为黄铜矿相结构,薄膜具有（112）面的择优取向。当硒化时间为17min时,通过硒化CIG双层预制膜所获得的CIGS薄膜出现了上层致密,下层疏松的结构．延长硒化时间为25min．CIGS薄膜蛮得致密。     

10CrMo910钢管蒸汽侧氧化膜的形态特征

对某电厂锅炉过热器和再热器受热面10CrMo910钢管蒸汽侧氧化膜进行了金相、扫描电镜、能谱和X衍射等试验分析,研究了蒸汽侧氧化膜的形态特征及其形成规律.结果表明:蒸汽侧10CrMo910钢管氧化膜分为内、外2层,内层为富含孔洞的富Cr层的非均质氧化膜,外层为疏松而细小的Fe3O4和Fe2O3;金属基体与内层氧化膜的界面处存在内氧化,使界面结合紧密;内层与外层氧化层界面不明显,离解后的氧化物颗粒较少,界面黏附强度较高,且内、外层氧化膜均由纳米和微米级颗粒组成,由于热膨胀系数不同导致应力大部分由氧化颗粒间空隙吸收;10CrMo910钢管蒸汽侧氧化膜难以剥落,且增厚的氧化膜容易导致受热面钢管长期处于过热状态.     

预制层中In/Cu原子比对CuInSe_2薄膜成分、结构和形貌的影响

采用磁控溅射技术,共溅射CuIn合金靶和纯In靶,CuIn合金靶的溅射功率不变,通过改变纯In靶的溅射功率,制备了具有不同In/Cu原子比的CuIn预制层;然后以固态硒粉为硒源,采用三步升温硒化方式对CuIn预制层进行硒化。通过EDS、XRD和SEM分析方法,研究了预制层中不同的In/Cu原子比对铜铟硒(CIS)薄膜的成分、结构和形貌的影响。结果表明:CIS薄膜主要由CuInSe2相构成,但存在少量的CuSe相,随着CuIn预制层中In/Cu原子比的逐渐增大,CuSe相所占比例减少,CIS薄膜中In/Cu和Se/(Cu+In)的比值也相应增大,CuInSe2大颗粒分布逐渐均匀,大颗粒之间的细小颗粒逐渐消失。     

磁控溅射四元靶材法制备17.5%效率CIGS电池研究

使用磁控溅射铜铟镓硒(CuIn_(1-x) Ga_xSe_2,CIGS)四元靶材制备沉积态预制膜,重点研究硒化时硒化氢(H_2Se)浓度对吸收层晶粒尺寸以及电池性能的影响。研究表明,当H_2Se浓度从1%提高到5%时,随着H_2Se浓度的升高,吸收层晶粒尺寸增大,减少作为载流子复合中心的晶界缺陷,有利于提高电池开路电压和短路电流,最终提高电池效率。H_2Se浓度从5%进一步提高到10%时,虽然晶粒尺寸进一步增加,但是表面镓含量下降导致表面禁带宽度降低,电池开路电压没有进一步提高。通过先硒化后硫化热处理工艺,可得到表面和底部禁带宽度高于吸收层内部的U型能带结构。硫化处理后,电池平均开路电压从539 mV提高至619 mV,电池平均效率从14.1%提高至15.9%。在制备减反层MgF_2后,获得最高效率为17.5%的电池。     

效率超过19%的CdTe薄膜太阳电池

从电池结构、关键制备技术与流程、功能层材料与器件性能方面详细阐述了本研究组在高效率宽光谱CdTe薄膜太阳电池方向的研究工作。提出了新的扩散预制层制备工艺,拓展梯度带隙吸收层制备和组分调控工艺窗口;协同调控梯度吸收层预制结构与Se扩散相关的吸收层制备热过程和活化热过程,优化梯度吸收层组分分布和能带结构;解决前电极窗口层与传统制备技术的兼容性问题,消除限制转换效率的前界面势垒;制备得到两种主流结构的CdTeSe薄膜太阳电池,获得19.1%的器件光电转换效率。     

H2Se气体硒化中温度对CIGS吸收层特性的影响

采用H_2Se气体对铜-铟-镓金属预制层进行硒化制备铜铟镓硒(CIGS)光吸收层,研究硒化过程中温度对CIGS结晶质量及光学特性的影响。400~500℃单一温度硒化制作的CIGS薄膜的表面平整性较差,存在颗粒状聚集物。在硒化前引入200℃低温预处理过程,可提高CIGS薄膜表面的平整性和致密性。在400℃硒化后导入500℃高温热处理过程可提高CIGS的结晶质量并改善Ga元素掺入的均匀性。光学特性测量显示,优化硒化温度可降低CIGS薄膜的缺陷态,从而提高Ga元素在薄膜中的掺入效果,CIGS薄膜的光学带隙可达1.14 e V。利用CIGS薄膜制备的太阳电池光电转换效率达13.1%,开压为519 m V,有效面积为0.38 cm~2。     

CIS/CIGS薄膜的制备技术与其生长机理研究

多晶CuInSe2或称Cu(In,Ga)Se2(简称GIS或CIGS)材料在薄膜太阳电池中具有重要的应用.GIS/CIGS的制备方法很多,制备方法不同,CIS的形成机理也不相同,本文对几种典型的制备方法的形成机理做了简要的讨论,并应用XRD、DSC手段,对于金属预制层后硒化法的薄膜的形成机理进行了研究.实验结果显示,溅射法制备的预制层有5种相同时存在,衬底温度升高到220℃,Se熔化后,薄膜中化学反应剧烈,有三元相产生;至350℃,三元相转化成了黄铜矿CuInSe2.     

超声电沉积-硒化制备CuInSe_2薄膜

采用超声电沉积法在钼基底上制备了Cu-In合金预制膜,随后在硒蒸汽进行硒化处理,得到了CuInSe2(CIS)薄膜.分别用SEM、EDS和XRD分析了合金预制膜和CuIrISe2薄膜的表面形貌、成分及相组成.结果表明:超声电沉积可以得到晶粒细小、均匀致密的Cu-In合金薄膜,并且可以利用电流密度控制预制膜中的Cu/In比率;随着Cu含量的增加,CIS薄膜的结晶性变好;富铜的CIS薄膜中除了CuInSe2以外还有CuSe相,CuSe的含量随铜含量的增加而增加.