太阳能电池在生活中有许多应用,例如美团自行车篮子中的太阳能电池。
在上一篇有关太阳能电池的文章中,编辑介绍了两种制造含铜镓硒薄膜太阳能电池的方法。
为了增强大家对CIGS薄膜太阳能电池的理解,编辑将解释CIGS薄膜太阳能电池的共蒸发方法。
如果您对太阳能电池感兴趣,则不妨继续阅读。
1.CIGS电池的结构含铜的镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池具有层状结构,吸收材料属于I-III-VI族化合物。
通常将玻璃用作基板,但是也可以使用柔性膜基板。
通常,使用真空溅射,蒸发或其他非真空方法来分别沉积多层膜以形成P-N结构以形成光电转换装置。
从光入射层开始,这些层是:金属栅电极,抗反射膜,窗口层(Zn0),过渡层(CdS),光吸收层(CIGS),金属背面电极(Mo)和玻璃基板。
2.共蒸发法共蒸发法是最深入的研究方法。
在实验室准备了小面积的CIGS薄膜太阳能电池。
沉积的CIGS薄膜的质量明显高于其他技术方法。
电池效率更高,并且目前报导的转化率最高通过共蒸发法制备了效率为19.99%的电池CIGS层。
当前,通常使用由美国可再生能源实验室(NREL)开发的三步共蒸发工艺沉积方法。
(1)将衬底温度保持在约350°C,在真空中蒸发In,Ga和Se的三种元素,然后首先准备并形成(In,Ga)Se预层。
(2)将基板温度升至550-580°C,并共同蒸发Cu和Se,在表面上形成富Cu CIGS膜。
(3)保持第二步的衬底温度不变,然后根据需要在富铜膜的表面上补充并蒸发适量的In,Ga,Se,最后形成组成为Culn0.7Ga0的膜获得.3Se2。
与三步法中的其他制备方法相比,沉积的CIGS膜具有更平坦的表面,并且膜内部非常致密且均匀。
从而减小CIGS层的粗糙度,这可以改善CIGS层与缓冲层之间的接触界面,同时减小泄漏电流,增加内置电场并消除载流子复合中心。
三步法中的富铜工艺主要是为了增加薄膜晶粒的尺寸。
大晶粒意味着较少的晶界,并最终减少了载流子复合。
从生长机理的分析来看,CIGS晶粒在液相Cu 2 -xSe的作用下重结晶,从而形成大的CIGS晶粒。
三步法的另一个优点是,它可以获得Ga梯度曲线(低中值),有利于改善器件的短路电流和开路电压。
在Mo电极接触侧,Ga含量较高。
这种Ga分布有利于将载流子传输到空间电荷区域,同时减少它们在Mo背接触电极区域中的复合,并最终增加电池的开路电压。
另一方面,在膜的前部的Ga的梯度变化主要增加了带隙宽度并且提高了在长波带区域中的器件的量子效率,这也增加了电池的短路电流。
在蒸发过程中,有许多因素会影响薄膜的性能。
制备的主要工艺参数主要包括:工作压力,底物温度,硒源温度,沉积速率等。
为了制备高效率的太阳能电池装置,必须制备高纯度的吸收体膜,膜的晶粒应尽可能大,表面应平坦,并且严格的组成比应为确保。
硒源的温度影响膜的组成以及膜的均匀性和致密性。
衬底温度不同,这将直接影响表面上沉积原子的运动,抗蒸发和结晶过程。
适中的基板温度有利于形成平坦的膜表面。
如果沉积速率太高,原子将无法通过热运动到达晶格位置,这可能会导致空位或结构缺陷,相对差的结晶性能,并最终降低电池效率。
吸收材料p的光电性能