文档介绍：三源共蒸法制备CIS薄膜及其性能研究单玉桥,党鹏,孙绍广,单连中,李力,于晓中(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004)摘要:本文用三源共蒸发法以高纯的Cu、In、Se粉为源材料制备了CuInSe2薄膜,研究了基片温度,退火处理对薄膜形貌、结构、光学及电学性能的影响。用扫描电镜,X射线衍射仪,紫外-可见分光光度计,霍尔效应仪对薄膜的形貌、结构、光学及电学性能进行检测。研究结果表明,不同基片温度下的薄膜对可见光都具有较高的吸收指数;薄膜在(112)晶面有高度的择优取向;基片温度为200℃;基片温度为200℃和300℃时薄膜都获得了单一黄铜矿结构的CuInSe2,/cm2。关键词:CuInSe2;太阳电池;薄膜;三源共蒸中图分类号:文献标识码:ACuInSe2(简称CIS)是一种直接带隙材料,常温下以黄铜矿的形式存在。,光吸收系数高达105cm-1数量级,只需要1~2μm的厚度就可以吸收大部分太阳光,大大降低电池成本;光电转换效率高,热稳定性好等优良特性,使CIS薄膜成为最具有前途的太阳电池材料之一。CIS薄膜常用的制备方法有:真空蒸镀法[1]、磁控溅射法[2]、电沉积法[3]、元素层堆积法[4]、分子束外延法[5]、喷射热解法[6]、硒化法[7]等。其中只有蒸发法和硒化法制备了高效率的太阳电池。本文用三源真空蒸发法制备了CIS薄膜,研究了基片温度,退火处理对CIS薄膜的结构,光学及电学性能的影响,得到制备理想CIS薄膜的最佳工艺。1实验方法实验采用医用载玻片钠钙玻璃作为基片材料,经过酸洗,碱洗,超声波清洗。%Se粉,%Cu粉,%In粉为原料。实验用设备是沈阳市超高真空应用技术研究所生产的多功能真空镀膜机。按Cu:In::1:2称取一定质量的三种元素的粉末,使用金属钽舟蒸发Cu粉和In粉,通过调节电流大小控制蒸发速率,使用束源炉蒸发Se粉,通过PID智能仪表控制蒸发速率。Cu,In,Se三种元素蒸发舟呈120°扇形分布在同一水平面上,基片架距蒸发源26cm。Cu粉蒸发电流为90A,In粉蒸发电流为50A,Se粉蒸发温度为70~150℃。起蒸压强控制在5×10-4Pa。镀膜过程中,基片架以一定的速率旋转,以保证制备的薄膜成分均匀。用日本岛津公司生产的SSX-550型扫描电镜对CIS薄膜的表面形貌进行检测,。,测试条件为电压40kV,电流40mA,,扫描角度区间为20~90°,靶材为CuKa(λ=)。用上海光谱仪器有限公司生产的756PC型紫外-可见分光光度计测试CIS薄膜的吸光度,测试范围为400~1100nm,步长为1nm。用霍尔效应仪测量薄膜的导电类型及方块电阻。2实验结果和分析图1是不同基片温度下CIS薄膜的XRD图谱,由图可见,不同基片温度下都得到了黄铜矿结构的CIS,特征峰为(112)、(220)、(116),但衍射峰的相对强度有所不同,基片温度较低时衍射峰的相对强度要低些。基片温度为100℃时薄膜得到的主要为CuInSe2,还有InS