文档介绍：河南大学
硕士学位论文
CuInSe2/Cu(In,Ga)Se2薄膜的电沉积制备及其性能
姓名:王信春
申请学位级别:硕士
专业:凝聚态物理
指导教师:杜祖亮
2011-06
中文摘要
中文摘要
太阳能是一种清洁、环保的可再生能源,把太阳能转化为电能将使人类彻底解决能
源问题。CIS 系太阳能电池具有光电转换效率高,性能稳定等诸多优点,因此 CIS 系薄
膜太阳能电池是最具大规模应用前景的太阳能电池之一。但三十多年来的研究并没有带
来 CIS 系太阳能电池的大规模产业化。其主要原因在于,电池吸收层的制备技术复杂,
设备昂贵,使得 CIS 太阳能电池成本居高不下。在诸多电池吸收层制备技术中,电沉积
方法具有设备简单、投资小、成本低、易于大面积制备等优点,是一种有望实现 CIS 系
太阳能电池的大规模产业化的方法。基于电沉积制备 CIS 系薄膜的优点及存在的问题,
我们开展了以下两部分工作。
1. 电沉积 CuInSe2 薄膜的组份、结构及光电性能的研究
利用恒电位电沉积法在 ITO 玻璃上沉积制备了 CuInSe2 薄膜,分析了沉积电位、离
子浓度、pH 值三个参数对薄膜的成份、形貌、结构及光电性能的影响。对富铜富铟的
沉积条件及相应薄膜的光电性能进行详细的研究。结果发现,富铟薄膜具有很强的光电
响应;富铜薄膜中,由于 Cu-Se 相的存在,在其中形成了新的界面,电子-空穴对在界
面处因捕获而发生复合,从而导致其光电响应的强烈降低。
2. 电沉积制备 CIGS 薄膜及性能研究
采用恒电位电沉积法,以乙醇做溶剂,在 ITO 玻璃上制备了铜铟镓硒(CIGS)薄膜。
采用扫描电子显微镜(SEM)、X 射线能谱仪(EDS)、X 射线衍射仪(XRD)和紫外-可见
-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)分别对薄膜的形貌、成份、晶格结构和吸收特性进行
了分析。结果表明,pH 值在左右时,制备的 CIGS 薄膜较符合标准化学计量比。在
沉积电位- V (vs SCE)时,制备的 CIGS 薄膜在 450 ℃退火后能够形成黄铜矿结构化
合物 ;当退火温度高于 450 ℃时,薄膜出现颗粒不连续现象。实验过程
中发现,以乙醇为溶剂可以有效避免以水做溶剂所发生的过电位电沉积的析氢现象,从
而大大减小了沉积电位的限制,有效地扩展了电沉积中的元素种类。该体系有望为
CuIn1-xGaxSe2 薄膜及其它功能材料的制备提供一种新的方法。

关键词:电沉积,CuInSe2 薄膜,CuIn1-xGaxSe2 薄膜,太阳能电池
I
Abstract
Abstract
Solar energy is a kind of new energy with clean, environmental protection, and reproducible properties.
It is available for humankind to solve energy sources on condition that turn the solar energy into electric
power. Among the various solar cells, the CIS series thin films solar cells have the advantages of high
conversion efficiency, stable performance et al, possessing large-scale application potential. But more than
30 years' continuous research have not yet realized the large-scale industrialization, resulting from the high
cost of current CIS solar cells due to plex technology and expensive equipments. From the various
processing methods, the electrodeposition technique, having many advantages such as simple equipments,
small investment, cost-effective, effortless large-scale industrial processes, is a p