王赫，赵岳，申绪男，杨亦桐，赵彦民，乔在祥

 

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　　摘要：在聚酰亚胺衬底（PI衬底）上制备CIGS薄膜太阳电池，由于不同材料热膨胀系数不同，CIGS薄膜与PI/Mo衬底之间会出现断层甚至脱落的现象。先前的研究表明，在沉积CIGS吸收层之前预先沉积100-200nm左右的(In，Ga)xSey预置层，可以显著改善CIGS吸收层在衬底上的附着性。然而，报道的文献没有详细研究(In，Ga)xSey预置层性质对CIGS薄膜结构特性的影响。并且，先前关于卷对卷工艺沉积(In，Ga)xSey预置层性质的研究很少。本文采用卷对卷连续蒸发工艺沉积CIGS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薄膜表面粗糙度增大，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。

 

　　关键词：(In，Ga)xSey预置层，CIGS薄膜，卷对卷连续蒸发工艺，薄膜结构，衬底温度

 

　　参考文献：

 

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　　[5] Mise T， Nakada T 2009 Solar Energy Material and Solar Cells 93 1000-1003 

 

　　[6] Marsillac S， Paulson PD， Haimbodi MW 2002 Applied Physics Letters 81 1350

 

　　注：文章所属研究主题为“CIGS、CdTe 和其它化合物薄膜太阳电池”