金属cr阻挡层对柔性不锈钢衬底cu(in,ga)se2太阳电池性能的影响 effects of metal cr barrier on the performance of flexible cu(in,ga)se2 solar cells deposited on stainless steel substrate.pdfVIP

第27卷第10期 半导体学报 V01．27No．10 2006年10月 CHINESEJoURNALoFSEMICONDUCToRS Oct．，2006 太阳电池性能的影响* 张 力’ 何 青 徐传明 薛玉明 王春婧 施成营 肖建平 李长健 孙 云 (南开大学薄膜器件与技术研究所，天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室， 光电信息技术科学教育部重点实验室，天津300071) 析表明，cr阻挡层能够部分阻挡Fe等杂质从不锈钢衬底热扩散进入CIGS吸收层中，同时可以显著降低CIGs吸 收层的粗糙度，提高薄膜结晶质量．从衬底扩散进入吸收层中的Fe元素以FeInsez的形式存在，并形成FeCu等深 能级缺陷，钝化了器件的性能．相同工艺条件下，在玻璃、不锈钢以及不锈钢／Cr阻挡层上所制备电池的(有效面积 O．87cm2)转换效率分别为10．7％，7．95％和8．58％，不锈钢衬底电池效率的提高归因于cr阻挡层的作用． 关键词：三步共蒸发工艺；Cu(In，Gal一。)Se2；柔性不锈钢衬底；Cr阻挡层；FeInse2 PACC：8360J；7280E；7360FEEACC：11475；11301；1135l 中图分类号：TN304．2文献标识码：A 文章编号：0253．4177(2006)10．1781．04 2 实验 1 前言 利用PVD设备沉积CuIno7Gao．3Se2吸收层， 薄膜生长时的本底真空度低于5×10。3Pa，衬底分 以不锈钢(SS)、钛箔、钼箔和聚酰亚胺等柔性材 别选择为不锈钢薄片(厚度为O．5mm)和苏打．石灰 料为衬底的Cu(In，Ga)Se。太阳电池，在空间应用、 建筑一体化等领域具有广阔应用前景[1]．其中，聚酰 CIGS／Mo／Cr／不锈钢的结构，主要工艺如下：在厚 亚胺材料不能承受450℃以上的高温，而高效率电 度为0．5mm的不锈钢衬底上采用直流磁控溅射工 池吸收层Cu(In。Ga，一。)Se2(CIGS)的生长温度需 高于500℃，低温沉积工艺易于导致晶粒细小和过 艺沉积1～2肛mCr阻挡层；再溅射沉积1肛m的Mo 多晶界缺陷，相应降低了器件性能[2’3]．另外，相比 层做为背电极；三步共蒸工艺沉积CuIno．7Gao3Se2 于其他金属衬底材料，不锈钢衬底柔性Cu(In，Ga)． sez电池具有降低成本的最大潜能，更适合于大规 池制备工艺[5]． 采用x’Pen 模生产的卷．卷(Roll．to—Roll)工艺．目前，不锈钢衬 x射线衍射仪分析薄膜的晶相结 底柔性电池所取得的转换效率仍低于玻璃衬底[4]， 构及相组成；AMBIoSxP．2台阶仪测量薄膜厚度 PW2403型x射线荧光光谱仪分 如何降低衬底粗糙度，以及控制高温沉积条件下不 和粗糙度；Magix 析薄膜的组分；JSM6700F型场发射扫描电子显微 锈钢材料中有害杂质(Fe等)向CIGS吸收层的扩 散问题，仍需进一步研究． 膜的表面形貌．器件的Jf．y曲线在AMl．5(辐照度 在转换效率为12．1％的Cu(In，Ga)Se：单结电 池的研究基础上[5]，本文采用三步共蒸工艺在不锈 1000W／m2，25℃)下测定． 钢和玻璃衬底上分别制备出CIGS吸收层，使用3结果与讨论 xRD，SEM等分析