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第八届光伏会议论文集 不同络合剂对化学水浴法制备ZnS 薄膜性能的影响* 汤会香 严密 张辉 崔天蜂 倪利红 杨德仁 （浙江大学硅材料国家重点实验室，杭州 310027） 摘 要：本文研究了不同络合剂以及搅拌对化学水浴法制备太阳能电池用 ZnS 薄膜性能的影响。在相同的浓度下，EDTA 的络合能力最强，无法生成薄膜，而以肼与柠檬酸钠为络合剂时，可以沉淀成薄膜。利用FE－SEM、XRD、紫外－可见光 吸收谱，透射谱和反射谱研究了薄膜的光学性能。研究结果表明，采用柠檬酸钠为络合剂，在搅拌条件下制备出的 ZnS 薄膜适用于CIGS 太阳能电池的过渡层。 关键词：络合剂； ZnS 薄膜； 化学水浴法； 搅拌 0.引 言 虽然目前太阳能电池器件主要以硅材料为主，但由于成本高、吸收系数低等原因，需要找到一种更 好的材料[1-2]。多年来，人们一直在为寻找廉价、高效的太阳能电池材料而努力。铜铟镓硒(简称 CIGS) 5 -1 是一种I-III-Ⅵ 族四元化合物半导体材料，由于它对可见光的吸收系数高达6×10 cm ，所以是制作薄 膜太阳电池的优良材料。以p 型铜铟硒（CuInSe2 ）和n 型硫化镉（CdS）制成的异质结薄膜太阳电池， [3－7] 具有低价成本、高转换效率和近于单晶硅太阳电池的稳定性等优点，使其近十年来得到飞速发展 。 但是作为过渡层的 CdS 薄膜，由于 Cd 有毒，所以需要寻找一具有同等性能但是无毒的材料来代替 CdS 薄膜。目前，已经有报道[8]，CIGS/ZnS 异质结结构的太阳能电池的转换效率已达到 18.1％，所以 ZnS 薄膜有望取代CdS。本文研究了在化学水浴法（CBD）制备ZnS 薄膜过程中，络合剂和搅拌对薄膜的结构， 形貌以及光学性能的影响。利用FE－SEM，XRD 和紫外－可见光透射谱研究薄膜的结构、形貌和光学性能。 1. 实验原理与过程 1.1 实验原理 化学水浴法制备薄膜的原理是：当溶液中离子的浓度超过它们的浓度积时，便会在模板上沉积。制 备ZnS 的原理与化学法制备CdS 薄膜的相似[3]，是：首先溶液中游离的锌离子与柠檬酸根离子络合生成 锌的络合离子: Zn2＋+[C H OH (COO) ]3- [Zn C H OH(COO) ]－ 3 4 3 3 4 3 2— 硫脲在碱性条件下分解产生S : — — (NH)CS+OH CH N +H O+HS 2 2 2 2 — — 2— HS + OH S +H O 2 *本课题受国家863 项目资助No.(2004AA513024) 160 不同络合剂对化学水浴法制备ZnS 薄膜性能的影响 锌的络合离子分解出锌离子，硫离子与锌离子发生反应,生成硫化锌沉淀： Zn2＋＋S2－ ZnS 硫化锌在水中的溶解度是非常低的，因此，用化学浴沉积的方法很容易得到ZnS 薄膜。 1.2 实验过程 本实验选用了三种衬底，即ITO 玻璃、载波片和单晶Si。衬底的清洗：分别在异丙醇、酒精和去离 子水中超声30 分钟。在250ml 的烧杯中加入100ml 的0.05M Zn （NO）3 溶液，15.5ml 的1M 氨水，40ml 的0.1M 硫脲和17.7ml 的1.5M 肼溶液，再加入去离子水使得溶液的总体积保持在250ml，在电炉上快速 加热至所需的温度，置于已到达设定温度的恒