张毅 ，李博研，周志强，刘玮，何青，刘芳芳，孙云

 

　　南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，300071，天津

 

　　共蒸发法是目前制备CIGS薄膜的最常见的方法。尤其是利用共蒸发三步法，已经制备出效率为20.3%的玻璃衬底CIGS薄膜电池。柔性不锈钢衬底(SS) CIGS薄膜电池一直受到人们的关注。然而，由于衬底中的杂质元素，如Fe，在沉积CIGS薄膜时扩散进入CIGS吸收层内部，形成缺陷，导致了电池性能的下降。衬底温度越高，Fe扩散越严重，电池效率下降越明显。Wuerz等人[4]利用一步法和三步法制备CIGS薄膜后，发现采用一步法制备CIGS薄膜时，Fe扩散更加明显。因此，Fe扩散程度与工艺条件直接相关。以上的研究均集中在Fe含量与器件性能之间的关系，而对于如何控制工艺参数来降低Fe在CIGS薄膜中的含量并未涉及。为了进一步提高不锈钢衬底CIGS薄膜电池的效率，本文采用XRD/GIXRD，SEM，二次离子质谱（SIMS）等研究了不锈钢衬底上无阻挡层条件下三步法中的Se压对Fe扩散的影响。

 

　　对于Se束流对不锈钢衬底CIGS薄膜结构、形貌、Fe扩散及电池性能的影响的研究，结果表明：高Se束流促进CIGS(220)方向生长，且Se束流的提高使得CIGS薄膜晶粒尺寸，尤其是背电极处的晶粒尺寸有所增加，晶界密度降低，降低了Fe在此处的含量。再者，高Se束流情况下，CIGS薄膜表面OVC层中的III-rich相含量降低，导致该处Fe的含量相对较少，降低了复合速率，提高了电池的性能。由此得到了无阻挡层的不锈钢衬底CIGS薄膜的电池效率达到了12.1%(由中国科学院电工研究所标定)，达到国内领先水平。