参考-大学生创新创业训练计划项目中期检查解析.doc

大学生创新创业训练计划项目 中期检查报告 资助类别： 国家级 □校级 项目名称： 热蒸发法制备柔性铜锌锡硫薄膜太阳电池 项目编号： 201410060018 负 责 人： 冯少君 电话： 电子邮件： 2276304619@ 负责人所在学院： 电子信息工程学院 指导教师： 薛玉明 电话： 执行年限： 2014年5月至2015年6月 填表日期： 2015 年 4 月 天津理工大学教务处 制 填 表 说 明 一、表中各项内容填写要实事求是，表述要明确、严谨、言简意赅。 二、格式要求：表格中的正文字体应为小四号宋体字，22磅行距；需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。 三、A4纸双面打印，于左侧装订成册。 四、表格不够，可以加附页。 项目摘要 描述项目总体情况、研究技术路线、研究方法以及预期成果（不超过500字） 项目总体情况 本项目采用热蒸发法在聚酰亚胺衬底上制备结构为Al/n-ZnO/i-ZnO/CdS/CZTS/Mo/PI的CZTS薄膜太阳电池，其电池效率达到5％。 研究技术路线（1）背电极Mo薄膜的制备 采用直流磁控溅射的方法制备背电极Mo薄膜。 （2）吸收层薄膜的制备 （）缓冲层CdS薄膜的制备 缓冲层CdS薄膜采用化学水浴法（CBD）制备。 （）窗口层ZnO的制备 i-ZnO采用射频磁控溅射制备，Al-ZnO采用直流磁控溅射制备。研究方法预期成果％拟期刊1篇申请1～2项专利。 二、研究工作进展和取得的成果 详细说明工作的进展，步骤以及目前取得的成果。 μm的Mo层作为背电极。接着采用热蒸发法制备CZTSSe薄膜。蒸发设备选用DM-700型共蒸发设备，本底真空为1.0×10-4Pa，蒸发源分别选用Cu、ZnS、Sn和Se。通过对CZTS薄膜制备工艺的探索，分别采用低温一步法，两步沉积法和高温两步法沉积薄膜。低温一步法的具体做法是：在衬底温度300℃条件下一步蒸发Cu、ZnS、Sn、Se四种元素，制备CZTSSe薄膜；两步沉积法的具体做法是：首先在衬底温度300℃下一步蒸发Cu、ZnS、Sn、Se四种元素；接着升高衬底温度至480℃，只蒸发Sn和Se两种元素；高温两步法的具体做法是：首先一步蒸发Cu、ZnS、Sn、Se四种元素；接着保持衬底温度不变，只蒸发Sn和Se两种元素。制备工艺方法图如图1所示，其中T为45min，T’为30min。 图1 CZTSSe薄膜的制备工艺方法图 通过对薄膜进行电感耦合等离子体发射光谱（ICP）、扫描电子显微镜（SEM）X射线衍射仪（XRD）和拉曼光谱仪（Raman）的测试分析。得到薄膜的组分和结构特性，如图2、图3和图4所示。 图2不同衬底温度下生长CZTS样品表面和断面的SEM图℃ 60min；（c）（d）300℃ 45min，480℃ 15min；（e）（f）300℃ 30min，480℃ 30min；（g）（h）480℃ 60min 图3不同衬底温度沉积的℃ 60min；谱线S2为300℃ 45min，480℃ 15min；谱线S3为300℃ 30min，480℃ 30min；谱线S4为480℃ 60min 图衬底温度沉积的℃ 60min；谱线S2为300℃ 45min，480℃ 15min；谱线S3为300℃ 30min，480℃ 30min；谱线S4为480℃ 60min 通过测试分析发现采用高温两步法沉积的薄膜表面平整，晶粒大小均匀，晶粒呈柱状，贯穿整个薄膜，薄膜厚度约为1μm，结晶质量好，不含杂相。因此高温两步法为CZTS薄膜的最佳沉积工艺。 结合电池其它层制备工艺，优化各工艺参数，初步在柔性衬底上制备出了结构为Al/Al-ZnO/i-ZnO/CdS/CZTS/Mo/的CZTS薄膜太阳电池，通过转换效率测试，其效率可以达到4.87%，接近项目研究预期。 三、经费使用情况详细说明经费的使用方向，使用内容，目前的使用额度，剩余额度 四、前阶段收获体会和存在的问题 前一阶段研究的心得体会，项目研究过程中遇到的问题， 五、下一阶段的研究计划 ①对铜锌锡硫薄膜的制备工艺进行优化，制备出性能最佳的铜锌锡硫薄膜。 ②结合电池的其它层，制备出结构为Al/n-ZnO/i-ZnO/CdS/CZTS