4 / 2021-09-24 21:12:34

低温掺银铜铟镓硒薄膜与器件研究

CIGS；低温沉积；Ag掺杂；结晶度

铜铟镓硒 (CIGS) 薄膜太阳电池具有转换效率高、生产能耗低、稳定不衰退、弱光性能好等特点，同等条件年发电量高于晶硅太阳电池，是目前最具发展前景的薄膜太阳电池之一，且实验室小面积电池使用三步蒸发法制备的CIGS薄膜电池效率已达到22.6 %，但对于工业化生产仍是一个不容小觑挑战，这是由于三步法有两个温区，需要升温时间；高温区温度较高，可能会造成玻璃软化的问题；使用较高的衬底温度，会造成生产能耗高的问题。因此，对于低温工艺 (450℃) 的探索和研究是面向产业化发展的一条重要的道路，同时低温沉积工艺的 Cu(In,Ga)Se₂ (CIGS) 薄膜通常晶粒细小，结晶度较差。近年来国内外对于银掺杂的研究越来越多，是因为银 (Ag) 掺杂不仅能够降低吸收层熔点，改善薄膜晶格畸变，提高结晶质量，还能进一步拓宽吸收层带隙，是提高CIGS电池性能的有效方式之一。本文采用不同的Ag处理工艺提高CIGS材料的低温性能及相应器件的性能。Ag的掺入不仅降低了吸收层薄膜的熔点温度，还增强了元素的扩散。通过使用XRD、XRF、SEM、EQE等表征手段，综合分析其测试结果表明，Ag前驱体和Ag表面处理均能提高CIGS薄膜的结晶度，且Ag前驱体的结晶度比Ag表面处理的结晶度明显。提高CIGS薄膜结晶度有利于少数载流子的收集和J_SC的改善，同时也会提升V_OC和FF，从而优化整体的器件性能。因此本研究为低温制备高质量铜铟镓硒薄膜太阳电池提供了一种有潜力的工艺方法。