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铜铟镓硒太阳能电池多层膜的结构分析

潘惠平 薄连坤 黄太武 张毅 于涛 姚淑德

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铜铟镓硒太阳能电池多层膜的结构分析

潘惠平, 薄连坤, 黄太武, 张毅, 于涛, 姚淑德

Structural analysis of Cu(In1-xGax)Se2 multi-layer thin film solar cells

Pan Hui-Ping, Bo Lian-Kun, Huang Tai-Wu, Zhang Yi, Yu Tao, Yao Shu-De
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  • 对于溅射后硒化和共蒸发等方法制备的铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池薄膜, 利用多种分析方法研究了CIGS多层膜的复杂结构等.研究表明: 卢瑟福背散射(RBS)在分析CIGS多层膜方面具有其独特优势和可靠的结果;溅射后硒化方法制备的CIGS薄膜中,Ga和In在CIGS薄膜中呈梯度分布,这种Ga表层少而内层多的不均匀分布与Mo层没有必然关系;RBS和俄歇电子能谱分析(AES)均显示CIGS太阳能电池器件多层膜界面处存在扩散,尤其是CdS与CIGS, Mo与CIGS的界面处;X射线荧光(XRF)结果表明,电池效率最高的CIGS层中In, Ga比例为In:Ga=0.7:0.3; X射线衍射(XRD)结果显示: 退火后的CIGS/Mo薄膜结晶品质得到了优化.
    In this paper, the complex structure of CuInGaSe (CIGS), which is fabricated by a two-step progress (the deposition step and the salinization) or co-evaporation method, is analyzed in detail by several methods. Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) shows unique advantage for investigating CIGS multi-layer. For the two-step CIGS thin films, both Ga and In atoms reveal a gradient distribution. Such a distribution that Ga atoms are more likely to be localized in a deeper layer of surface than in a shallow layer of surface, has no relation with the Mo layer. RBS and Auger electron spectroscopy (AES) prove that there appears diffusion in the interfaces of multi-layers, especially the interfaces of CdS and CIGS, Mo and CIGS. X-ray fluorescence (XRF) indicates that CIGS thin film presents the highest efficiency when the content ratio of In and Ga atoms is 0.7:0.3. Structural investigation by X-ray diffraction reveals the improved crystalline quality after annealing.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 10875004)和国家重点基础研究发展计划 (批准号: 2010CB832904)资助的课题.
    • Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 10875004), and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2010CB832904).
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出版历程
  • 收稿日期:  2012-05-03
  • 修回日期:  2012-06-12
  • 刊出日期:  2012-11-05

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