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1、化学水浴法制备CIGS薄膜太阳电池缓冲层CdS薄膜的研究,曹章轶上海空间电源研究所2010年11月19日,报告提纲,一、研究背景二、研究内容三、在两种溶液体系中制备CdS薄膜的研究四、在柔性衬底CIGS太阳电池中的应用五、结论,一、研究背景,缓冲层,Soda-lime glass,Cu(In,Ga)Se2,Mo,ZnO/ZnO:Al,Ni/Al,Ni/Al,Cu(In,Ga)Se2太阳电池的结构示意图,CdS,溶液体系：氯化镉体系碘化镉体系醋酸镉体系硫酸镉体系,二、研究内容,在醋酸镉溶液体系和硫酸镉溶液体系中采用化学水浴法沉积CdS薄膜，对CdS薄膜的表面形貌、晶体结构、光透过率和成份等特性进
2、行研究。两种溶液体系中沉积的CdS薄膜分别应用于聚酰亚胺衬底CIGS薄膜太阳电池。,三、在两种溶液体系中制备CdS薄膜的研究,两种溶液体系下沉积薄膜的FESEM图(a)醋酸镉体系、(b)硫酸镉体系,薄膜均匀致密、颗粒之间没有微孔。薄膜表面出现白色颗粒。采用硫酸镉溶液体系时，白色颗粒较多且尺寸较大。白色颗粒可能是溶液中同相反应生成的Cd(OH)2胶粒或者CdS胶粒，沉淀在薄膜表面。,三、在两种溶液体系中制备CdS薄膜的研究,两种溶液体系下沉积薄膜的AFM图(a)醋酸镉体系、(b)硫酸镉体系,薄膜的颗粒大小约为60nm。采用醋酸镉溶液体系时，薄膜的均方根粗糙度为5.063nm。采用硫酸镉溶液体系时
3、，薄膜的均方根粗糙度为6.820nm，薄膜表面出现了170nm大小的颗粒。,三、在两种溶液体系中制备CdS薄膜的研究,薄膜为n型半导体。一般认为若S/Cd原子比在0.850.95之间，则CdS薄膜的电阻率在104cm105cm，方块电阻大约为109/1010/。,三、在两种溶液体系中制备CdS薄膜的研究,两种溶液体系下沉积薄膜的XRD图谱(a)醋酸镉体系、(b)硫酸镉体系,图谱上只有在2为26.78位置出现一个衍射峰。难以判断CdS薄膜具体为哪一种晶体结构，可能沿六方晶(002)方向择优生长，也可能沿立方晶(111)方向择优生长。醋酸镉溶液体系下沉积的CdS薄膜的衍射峰峰值更强、峰宽更窄，择优
4、生长更明显。,三、在两种溶液体系中制备CdS薄膜的研究,两种溶液体系下沉积薄膜的光透过率与光波长之间的关系(a)醋酸镉体系、(b)硫酸镉体系,两种溶液体系下沉积薄膜的(h)2-h的关系图(a)醋酸镉体系、(b)硫酸镉体系,在波长大于550nm时有较高的透过率；在波长小于550nm时，透过率急剧下降。在长波区域，醋酸镉溶液体系下沉积的CdS薄膜的透过率略高。CdS薄膜的禁带宽度值：2.24eV（醋酸镉体系）和2.35eV（硫酸镉体系）。,三、在两种溶液体系中制备CdS薄膜的研究,四、在柔性衬底CIGS太阳电池中的应用,CIGS电池的I-V曲线，缓冲层CdS薄膜分别为(a)醋酸镉体系和(b)硫酸镉体系中沉积（0.64cm2，AM0，25）,五、结论,在醋酸镉溶液体系和硫酸镉溶液体系中CBD法沉积CdS薄膜。薄膜的厚度为60nm，无微孔排列致密，光透过率高，S/Cd原子比约为0.94。相对而言，醋酸镉溶液体系沉积的CdS薄膜的择优生长更明显，薄膜表面的白色沉淀颗粒较少，禁带宽度较小。采用两种溶液体系中沉积的CdS薄膜作为聚酰亚胺衬底CIGS薄膜太阳电池的缓冲层，电池的转换效率分别达到6.42（醋酸镉体系）和6.35（硫酸镉体系）。,谢谢请各位专家提出宝贵意见！,
