铜铟镓硒太阳能电池非真空法制备及其性能研究

发布时间：2025-06-28 04:57

　　随着传统能源的开采与利用,大量不可再生资源被消耗,地球中资源渐渐匮乏,人们开始投注于可持续发展能源。铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池作为第二代薄膜太阳能电池拥有着光吸收率高、不存在光致衰弱、直接带隙等优点,满足日常、工业等各类需求。不仅如此,CIGS太阳能电池中吸收层只需微米级即可光致发电,整块太阳能电池厚度小于1 mm;且能够适用于广泛的柔性表面,应用于各类特殊地形。但CIGS太阳能电池发展至今依然存在一定的问题,制备过程需全真空、复杂的元素控比、大面积生产成本高等。为解决上述问题,本文利用简单的非真空工艺制备CIGS吸收层,组装成太阳能电池以解决生产与制备中的成本高,元素控比难等问题,主要工作如下。一、液相法制备CIGS太阳能电池本研究以氯化铜、氯化镓、硫酸铟等作为金属盐溶解于乙二醇甲醚,以三乙醇胺作为络合还原剂,二氧化硒为硒源,利用液相法制备CIGS前驱体,经退火等处理得到CIGS吸收层薄膜,以组装的CIGS简单太阳能电池光电转化效率为依据对CIGS薄膜进行单因素优化,确定最优配方及工艺条件:5.0 mmol·L^-1氯化铜、3.0 mmol·L^-1

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1 P-N结示意图

P型半导体因其内部元素组成以及掺杂情况表现为多空穴少电子结构,即多子为空穴,少子为电子;相对的N型半导体同样在其不同的元素组成以及掺杂情况下呈多电子少空穴结构,多子为电子,少子为空穴。当P型半导体与N型半导体结合时,因其内部电子与空穴浓度不同,出现扩散现象,空穴由空穴浓度高的P型....

图1-2典型的铜铟镓硒太阳能电池结构

典型的铜铟镓硒太阳能电池结构为:顶电极/减反层/窗口层/缓冲层/吸收层/背电极/衬底,如图1-2所示。其制备工艺为,首先在衬底上沉积一层背电极,目前以Mo薄膜作为背电极最佳;之后制备一层P型的CIGS薄膜,随后沉积一层CdS、ZnS等弱N型半导体作为缓冲层;缓冲层上为本征氧化锌(....

图1-3 CIGS太阳能电池J-V曲线及SEM截面图[30]

2006年,IBM公司DeliaJ.Milliron首次利用肼溶液与Cu2S、In2Se3、Se合成了P型晶体管CuInSe2[29],为之后的液相法制备CIGS吸收层奠定了基础。随后IBM公司将其应用于薄膜太阳能电池上并进一步的研究,于2016年TingZhang等人研究使....

图1-4 CIGS油墨及其制备与性能研究[37]

油墨法作为大规模制造生产柔性CIGS器件中最理想的方法,具有快速加工、大规模生产和低成本等先天条件,使得其在非真空法制备CIGS器件工业中拥有极佳的潜力[36]。油墨法制备柔性CIGS太阳能电池是通过各类原料制备得到CIG前驱体或CIGS晶体后加入粘结剂、适当的溶剂混合得到CIG....

本文编号：4054459