CIGS薄膜太阳能电池的制备和性能研究

【摘要】：太阳能作为可再生能源,其有效利用得到了人们的广泛关注。而光伏发电是太阳能利用的有效途径之一,因此,作为太阳能发电的核心问题,太阳能电池材料始终是光伏发电领域基础研究的热点,其性能决定了光电转换效率及其产业应用。除了硅基太阳能电池材料外,以CuInxGa1-xSe2(CIGS)作为吸收层的薄膜太阳能电池,由于具备了高光电转换效率、抗辐射能力强、高稳定性等特点,近年来得到了人们的广泛研究。作为电池的核心吸收层,制备工艺对其性能有重要的影响。而制备CIGS的方式很多,如磁控溅射、热蒸镀等。本文拟通过两步法,即首先通过脉冲激光沉积(PLD)制备金属预制层,再经过后硒化退火制备得到CIGS薄膜。研究CIGS薄膜的最佳制备工艺,从而获得具有优良综合性能的CIGS薄膜太阳能电池。主要工作如下：第一,从获得纯相样品、提高薄膜质量的角度,通过采用PLD+后硒化退火的制备方法,研究硒化工艺条件对CIGS薄膜的结构、成分和光学性能的影响。结果表明,对于同一金属层,直接450℃硒源退火的制备工艺得到的样品具有最优的整体性能。第二,研究不同金属预制层的叠层顺序对CIGS薄膜结构、成分和光学性能的影响,结果表明以‘'CuGa/In/CuGa"叠层顺序制备的CIGS薄膜,其成相、结晶效果和组分都最符合电池的吸收层的要求。第三,结合背电极Mo、吸收层CIGS、缓冲层CdS、窗口层ZnO和AZO的制备工艺,成功制备CIGS薄膜太阳能电池,并对其性能进行测试和分析。制备得到的电池效率最高可以达到2.5%,初步得到利用新方法制备全电池的工艺,并获得具有一定转换效率的薄膜太阳能电池。 【关键词】：薄膜太阳能电池 CIGS 制备工艺 脉冲激光沉积 光电转换效率
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 中文摘要2-3
• Abstract3-5
• 中文文摘5-9
• 绪论9-17
• 0.1 引言9
• 0.2 CIGS薄膜太阳能电池的工作原理及结构特性9-11
• 0.3 CIGS薄膜太阳能电池的特点11-12
• 0.4 CIGS薄膜太阳能电池发展进程12-14
• 0.5 CIGS薄膜太阳能电池效率提升与其发展趋势14-15
• 0.6 本论文的思路和主要工作15-17
• 第一章 制备工艺及硒化过程对CuIn_xGa_(1-x)Se_2薄膜结构和特性的影响17-23
• 1.1 引言17-18
• 1.2 实验样品的制备18
• 1.3 结构及性能表征18
• 1.4 结果与讨论18-21
• 1.5 本章小结21-23
• 第二章 PLD溅射不同金属预制层对CuIn_xGa_(1-x)Se_2薄膜结构和特性的影响23-31
• 2.1 引言23-24
• 2.2 实验样品的制备24
• 2.3 结构及性能表征24-25
• 2.4 结果与讨论25-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 CIGS薄膜太阳能电池的测试结果分析31-41
• 3.1 引言31-33
• 3.2 实验样品的制备33-34
• 3.3 结构及性能表征34
• 3.4 结果与讨论34-39
• 3.5 本章小结39-41
• 第四章 结论41-43
• 参考文献43-51
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果51-53
• 致谢53-55
• 个人简历55-58

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