(In,Ga)xSey预置层成分和结构对CIGS吸收层性质的影响

摘要

本文采用卷对卷连续蒸发工艺沉积CIGS薄膜太阳电池吸收层,详细研究了(In,Ga)XSey预置层的成分和结构对CIGS薄膜结构特性的影响.首先在衬底温度(Tsub)为500□、450□和400□时,预先沉积具有不同成分比例的(In,Ga)XSey预置层,Ga/(In+Ga)的范围为0.35-0.7(In,Ga)XSey薄膜的厚度为150nm.然后,沉积厚度约为1.6um的CIGS吸收层,采用X射线衍射、X射线荧光、扫描电子显微镜和原子力显微镜等方法,分析了(In,Ga)XSey预置层和CIGS薄膜的成分比例和结构.研究结果表明,Tsub≥450□时,(In,Ga)XSey预置层具有较好的结晶质量,其对CIGS薄膜结构特性的改善具有较大贡献;同时,不同衬底温度沉积的(In,Ga)XSey,预置层对CIGS薄膜附着性的影响较小.在Tsub=500□时,(In,Ga)XSey预置层的Ga/(In+Ga)超过0.5以后,(In,Ga)XSey预置层和CIGS薄膜的结晶质量下降,CIGS薄膜表而粗糙度增大,晶粒之间出现较深的裂痕,这主要归因于在衬底温度低于500□时,过高的Ga含量使形成CIGS化合相的速率较慢,大量CuxSe相积累造成的.吸收层生长过程中过高的Max[Cu/(In+Ga)]对CIGS薄膜结构特性的影响显著,这可能不利于CIGS薄膜电池性能的提高.