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（I）氩气流量对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CuInGa（CIG）预制膜。以Ar为载气，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Ar流量对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份，采用XRD表征了薄膜的组织结构。结果表明，在不同血流量下制备的CIGS薄膜均具有单一的黄铜矿相结构，薄膜具有（112）面的择优取向。随着Ar流量的增大，CIGS薄膜晶粒直径增大。当舡流量为0．20m^3／h时，薄膜的孔隙最少。当Ar流量达到0．40m^3/h时，薄膜晶粒出现明显的柱状生长。当心流量为0．10、0．20和0．30m^3/h时，所制得的CIGS薄膜的Cu、In、Ga原子含量比，处于弱P型的理想范围。     

硒蒸气硒化法制备CIGS薄膜的影响因子(Ⅰ)氩气流量对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CulEnGa(cIc)预制膜.以Ar为载气,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Ar流量对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份,采用XRD表征了薄膜的组织结构.结果表明,在不同Ar流量下制备的CIGS薄膜均具有单一的黄铜矿相结构,薄膜具有(112)面的择优取向.随着Ar流量的增大,CIGS薄膜晶粒直径增大.当Ar流量为0.20m3/h时,薄膜的孔隙最少.当Ar流量达到0.40m3/h时,薄膜晶粒出现明显的柱状生长.当Ar流量为0.10、0.20和0.30 m3/h时,所制得的CIGS薄膜的Cu、In、Ga原子含量比,处于弱p型的理想范围.     

低功率共溅射再硒化法制备CuInSe2薄膜

采用Cu、In双靶,直流磁控溅射的方法制备Cu-In薄膜,然后采用固态源硒化的方法形成CuInSe2(CIS)薄膜.采用SEM和EDX观察和分析了样品的表面形貌和成分,用XRD表征了薄膜的组织结构.分析了硒化中的反应过程并研究了热处理对改善薄膜质量的影响.结果表明,Cu-In预制膜主要以CuIn相形式存在.由CuIn相为主相的预制膜制成的CIS薄膜具有单一的CuInSe2相黄铜矿结构,且其成分接近CuInSe2化学计量比.     

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。     

溅射功率对CIGS吸收层前驱膜成分和结构的影响

采用中频交流磁控溅射方法制备了CuIn、CuGa和CIG合金膜。采用SEM和XRD观察和分析了各种薄膜的表面形貌、成分和组织结构。着重分析了靶功率密度对薄膜成分、晶体结构的影响。结果表明,通过调节靶功率密度,能精确控制薄膜中CuI、n、Ga比例。制备得到了Cu/(In Ga)原子比接近1,且Ga/(In Ga)比例可调的成分分布均匀的CIG薄膜。CIG前驱膜是以Cu11In9为基础相,Ga原子主要是以替代In原子的固溶体形式存在。当溅射CuIn和CuGa合金靶的功率密度分别为0.26和0.10 W/cm2时,可制备得到由Cu11In9和CuIn两相组成的理想的CIG前驱膜。     

溅射Cu/In叠层预置膜再硒化法制备CuInSe2薄膜

采用Cu、In双靶,低功率直流磁控溅射的方法沉积Cu-In双层预置膜,然后采用固态源硒化法生成CuInSe2(CIS)薄膜.采用SEM和EDX观察和分析薄膜的表面形貌与成分,用XRD表征薄膜的组织结构.重点分析了不同衬底,不同铜、铟溅射顺序对Cu-In双层预置膜与CuInSe2半导体薄膜成分、形貌和相结构的影响,分析了不同溅射顺序下薄膜的生长机制.以镀Mo玻璃为衬底生长的薄膜具有更理想的形貌;在Cu-In膜制备过程中采用先溅射Cu后溅射In的沉积顺序,能有效地利用元素In润湿能力强的特点,使Cu、In充分结合形成均匀致密的Cu-In预置膜,经硒化处理得到了具有单一黄铜矿结构的CulnSe2半导体薄膜.     

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.     

H_2Se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。     

前驱膜Al含量对铜铟铝硒薄膜成分和结构的影响

采用中频交流磁控溅射方法制备了CIA前驱膜,并采用固态硒化法进行处理,获得了CLAS吸收层薄膜.采用SEM和XRD观察和分析了薄膜的成分、组织结构和表而形貌.着重分析了CIA前驱膜中的Al含量对CIAS吸收层薄膜成分、品体结构的影响.结果表明,通过调节CIA前驱膜的Al含量可制备得到Cu/(In+Al)原子比接近1,且Al(In+Al)比例可调的成分分布均匀的CLAS薄膜.CIAS薄膜由Cu(In1-x Alx)Se2固溶体相组成,Al主要是以替代In的固溶形式存在.