研究目的
研究最轻的碱金属锂（Li）与重碱金属如钾（K）、铷（Rb）和铯（Cs）对铜铟镓硒（CIGS）薄膜及器件性能影响的对比。
研究成果
与较重的碱金属相比，元素锂对增强铜铟镓硒（CIGS）的PL峰强度和光伏性能影响较小。锂不会显著影响CIGS的表面改性或生长取向。研究表明，锂的微弱作用可能源于其较小的离子半径以及在硒基CIGS中不稳定的局部环境。
研究不足
该研究聚焦于锂（Li）对铜铟镓硒（CIGS）薄膜及器件的影响，但与较重的碱金属相比，其有益效果相对较小。锂产生微弱效应的机制尚未完全明确，有待进一步探究。
1：实验设计与方法选择
在真空腔室中，采用三步法通过溅射钼涂覆衬底生长铜铟镓硒（CIGS）薄膜，使用元素态铜、铟、镓和硒的克努森源。氟化锂（LiF）在第一阶段或CIGS薄膜生长后（后沉积处理，PDT）通过LiF克努森源引入。
2：样品选择与数据来源
使用含碱单晶硅玻璃（SLG）和无碱a面蓝宝石或烧结氧化锆衬底。典型CIGS薄膜组分比[Cu]/([Ga]+[In])（CGI）和[Ga]/([Ga]+[In])（GGI）分别约为0.9和0.35。
3：实验设备与材料清单
铜、铟、镓、硒、氟化锂（LiF）和氟化铷（RbF）的克努森源；电子探针显微分析仪（EPMA）；扫描电子显微镜（SEM）；X射线衍射仪（XRD）；光致发光（PL）与时间分辨光致发光（TRPL）测试；二次离子质谱（SIMS）；电容-电压（C-V）、电流-电压（I-V）及外量子效率（EQE）测量。
4：实验流程与操作步骤
采用三步法生长CIGS薄膜，各阶段设定特定衬底温度。LiF-PDT在约350℃的硒蒸气环境下处理10分钟。通过化学浴沉积形成硫化镉缓冲层。光伏器件采用磁控溅射本征氧化锌（i-ZnO）和导电氧化锌铝（ZnO:Al）层制备。
5：数据分析方法
XRD测量采用θ-2θ模式及铜Kα辐射。PL与TRPL测量在室温下进行。太阳能电池参数通过1太阳光照（AM 1.5G）25℃下的I-V测试获得。NCV值由C-V测量结果计算得出。
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Knudsen cell
Used for the evaporation of elemental Cu, In, Ga, Se, LiF, and RbF during the CIGS film growth process.
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electron-probe micro analyzer
EPMA
Used to determine the composition ratios of CIGS films.
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scanning electron microscopy
SEM
Used to observe the surface morphology of CIGS films.
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x-ray diffraction
XRD
Used to analyze the crystal structure and orientation of CIGS films.
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photoluminescence
PL
Used to measure the PL spectra of CIGS films.
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time-resolved PL
TRPL
Used to measure the lifetime of charge carriers in CIGS films.
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secondary ion mass spectrometry
SIMS
Used to obtain elemental depth profiles of CIGS films.
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capacitance-voltage
C-V
Used to calculate the nominal carrier density (NCV) of CIGS photovoltaic devices.
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current-voltage
I-V
Used to obtain solar cell parameters under 1 sun illumination.
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external quantum efficiency
EQE
Used to measure the quantum efficiency of CIGS photovoltaic devices.
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