用于太阳电池吸收层CuInS<,2>薄膜的RF反应溅射制备及其表征

摘要

三元化合物半导体CuInS<,2>,由于具有与太阳光谱非常匹配的宽直接带隙(1.55eV),而成为优良的高效薄膜太阳电池吸收层材料.本文报道采用射频(RF)反应溅射技术,以铜银(Cu-In)合金为靶材、H<,2>S为反应气体,在Soda-Lime玻璃衬底上沉积高质量CuInS<,2>薄膜的实验结果.分别运用扫描电镜(SEM)、能量散射X-射线谱(EDX)、X-射线衍射谱(XRD)和表面轮廓仪(α-step)等对沉积样品的结构形貌和组成成分等特性进行了分析表征,研究了这些特性能对沉积参数的依赖关系.通过对溅射功率、衬底温度和H<,2>S流量等工艺参数的优化,获得了单一黄铜矿相结构且沿单一晶向(112)生长的高质量富铜(Cu-rich)CuInS<,2>薄膜,晶粒线度达400nm,薄膜中成分的原子比[Cu+In]/[S]和[Cu]/[Cu+In]可分别接近于1和0.5,文中并对结果进行了简单讨论.该技术成本低廉、可靠性高,适合于高效太阳电池吸收层薄膜的高均匀度大面积沉积,具有规模化工业生产的推广价值.