[IEEE 2019年第21届透明光网络国际会议(ICTON) - 法国昂热(2019.7.9-2019.7.13)] 2019年第21届透明光网络国际会议(ICTON) - 镓对化学喷雾热解法制备的梯度Cu(In_1?xGa_x)S₂薄膜太阳能电池的影响

摘要： 黄铜矿半导体Cu(In???Ga?)S?（0 < x < 1）因其较高的吸收系数（~10? cm?1）、优异的辐射稳定性、无毒性及可调直接带隙特性，成为薄膜太阳能电池吸收层的潜在候选材料。本研究采用化学喷雾热解法，在不同镓浓度的喷雾溶液中于预加热玻璃基底上沉积三元CIGS薄膜。通过X射线衍射（XRD）、拉曼散射、扫描电子显微镜（SEM）、光学吸收及光致发光（PL）光谱分别研究了CIGS薄膜的结构、形貌、成分及光学特性。X射线谱显示CuIn???Ga?S?薄膜具有黄铜矿晶体结构并呈现显著的(112)晶面择优取向。随着镓含量增加，主要XRD峰位明显向高衍射角偏移，这归因于镓原子在黄铜矿结构中对铟原子的取代。推测CIGS薄膜晶粒尺寸随镓含量增加而减小，且表面形成孔隙。拉曼光谱分析表明喷涂薄膜存在Cu-Au（CA）有序相和黄铜矿（CH）两种结构。通过测量光谱透射率T和反射率R计算的光学特性显示，直接带隙能值随镓含量增加而升高（范围1.41–1.50 eV），表明Cu(In???Ga?)S?化合物具有适用于光伏应用的优异吸光特性。