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

doi:10.7498/aps.61.228801

摘要

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.

关键词:

Abstract

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.

Keywords:

作者及机构信息

1.
北京大学核物理与核技术国家重点实验室,北京 100871;

2.
黔南民族师范学院物理与电子科学系, 都匀 558000;

3.
南开大学光电子薄膜器件与技术研究所, 天津 300071

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.

Authors and contacts

1.
State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, Peking University, Beijing 100871, China;

2.
Department of Physics and Electionic Science, Qiannan Normal College for Nationalities, Duyun 558000, China;

3.
Institute of Photoelectronic Thin Film Device and Technology, Nankai University, Tianjin 300071, China

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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施引文献

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