太阳电池用Cu2ZnSnS4薄膜的反应溅射原位生长及表征

摘要

通过直流反应磁控溅射技术,原位生长制备了太阳电池用Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜.采用X射线能量色散谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪、紫外可见分光光度计和霍尔效应测试系统对薄膜进行了表征.结果表明,原位生长的CZTS薄膜具有均质、致密和平整的形貌,且由贯穿整个薄膜厚度的柱状颗粒组成.不同基底温度下生长所得薄膜的Cu/(Zn+Sn)值均约为1,而Zn/Sn值均大于1且随着基底温度升高而减小.所得薄膜在(112)方向上择优取向明显,且结构特征受基底温度和Cu/(Zn+Sn)的共同影响.所得薄膜均具有高达104cm-1的光吸收系数,其带隙宽度随着生长温度的增加而降低,并且在500 ℃时为(1.51±0.01)eV.薄膜的导电类型均为p型,且具有与器件级Cu(In,Ga)Se2(CIGS)相当的载流子浓度.