单源真空共蒸发制备CuInS2光伏薄膜

论文摘要

单源真空共蒸发制备CuInS2薄膜,氮气保护对薄膜进行适当的热处理。研究不同Cu、In、S元素配比和热处理条件对薄膜性能的影响。采用X射线衍射仪、原子力显微镜、场发射扫描电子显微镜、光电子能谱仪、手动轮廓仪、双光束紫外-可见分光光度计、四探针测试仪等对薄膜的晶相结构、表面形貌及粗糙度、化学成分、膜厚、光、电性能等进行测试表征。实验给出蒸发用的Cu、In、S混合粉末中S原子比X的选择极为重要（实验选0.2≤X≤2）,本研究中最好的混合粉末原子配比为1∶0.1∶1.2,可制出黄铜矿结构的CuInS2多晶薄膜。热处理前,CuInS2薄膜结晶状况较差含有Cu1.7In0.05S的混合相,经400℃热处理20min后,薄膜的微结构明显得到改善。薄膜沿[112]晶向择优生长,平均晶粒尺寸38.06nm,厚度454.8nm,表面平整致密,表面算术平均粗糙度13nm。CuInS2薄膜表面与体内元素的Cu、In、S化学计量比分别为1∶2.4∶1和1∶0.9∶1.5,偏离标准化学计量比约3.2%和0.8%。CuInS2薄膜的光吸收系数105cm-1,直接光学带隙1.42eV,导电类型P型,电阻率4.8×10-2Ω·cm。当热处理温度升到440℃,处理10min,CuInS2薄膜的晶相结构不变,表面及体内元素的化学计量比增大,比标准偏离约8.8%、3.3%,分别为1∶6.2∶0.6和1∶2.3∶0.8。因晶格中间隙In的出现使薄膜的导电类型变成N型。薄膜的光吸收系数降至104cm-1,光学带隙变窄为1.39eV、电阻率1.3×10-2Ω·cm。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景
• 2的基本性质'>1.2 CuInS₂的基本性质
• 2薄膜的制备方法'>1.3 CuInS₂薄膜的制备方法
• 1.4 本研究的意义与内容
• 第二章 实验
• 2.1 实验、测试设备及化学药品
• 2.2 薄膜的制备
• 第三章 结果与讨论
• 2薄膜的物相结构表征'>3.1 CuInS₂薄膜的物相结构表征
• 2薄膜的化学组成分析'>3.2 CuInS₂薄膜的化学组成分析
• 2薄膜的表面形貌'>3.3 CuInS₂薄膜的表面形貌
• 2薄膜的光学特性'>3.4 CuInS₂薄膜的光学特性
• 2薄膜的电学特性'>3.5 CuInS₂薄膜的电学特性
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文
• 硕士期间参加的科研课题