论文摘要
太阳能是一种可再生的清洁能源,在人类世界面临严重能源危机的情况下,对太阳能电池的研究意义重大。在低成本的第二代太阳能电池中,铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能电池的理论转化效率高达30 %,而且稳定性良好,引起了人们极大的研究兴趣,目前CIGS薄膜太阳能电池的实验室最高效率已达19.9 %。为了用硒化法制备高质量的黄铜矿相铜铟镓硒或铜铟硒薄膜,需要充分了解这种方法制备薄膜再结晶的原理与过程。为此,我们从以下两种实验中,探讨了生成CuInSe2的再结晶过程:（1）蒸发制备了InSe/Cu叠层预制膜,然后在石墨盒中以Se单质为源硒化预制膜制得CuInSe2薄膜。通过分析预制膜在不同温度条件下Se化后薄膜中的物相演变,得到了黄铜矿相CuInSe2的生成机制。但制备的CuInSe2薄膜是双层结构,而且在双层CuInSe2之间还有一层CuIn3Se5或富In的CuInSe2夹层。我们采用了三种途径来消除夹层和双层CuInSe2结构,分别为:一,先溴甲醇后KCN蚀刻,来消除夹层和上层CuInSe2;二,同时放入In2Se3和Cu源蒸镀预制膜,来消除开腔体放Cu源时空气或其他气体附着在InSe上所产生的影响;三,增加Se化时的Se蒸气压,以保持Se化过程中Cu-Se化合物为富Se相而促进CuInSe2的结晶。第三种方法浪费原料相对较少,并且消除了夹层和双层结构。（2）我们用机械合金制备的In2Se3-Cu2Se混合粉末为原材料制备了黄铜矿相CuInSe2。机械合金过程中生成了非晶态的混合粉末,包括（Cu2Se）x（In2Se3）1-x、Cu3Se2、Cu2Se和InSe等物相。无论是在无硒环境还是有硒环境中热处理,黄铜矿相CuInSe2的生成初始温度约350℃。在无硒环境中,热处理发生的反应为固相-固相反应,由于Se从粉末中蒸发而流失,导致生成的黄铜矿相CuInSe2为缺Se的CuInSe2,而且晶粒尺寸较小、黄铜矿相晶体结构较差。在450℃以上有硒环境中热处理时,粉末中的反应为液相-固相反应,热处理后得到了晶粒较大、较好的黄铜矿相CuInSe2,而且CuInSe2化合物接近化学计量比。