化學水浴法制備CIGS薄膜太陽電池緩沖層CdS薄膜的研究第1頁/共13頁一、研究背景緩沖層Soda-limeglassCu(In,Ga)Se2MoZnO/ZnO:AlNi/AlNi/AlCu(In,Ga)Se2太陽電池的結構示意圖CdS溶液體系：氯化鎘體系碘化鎘體系醋酸鎘體系硫酸鎘體系第2頁/共13頁二、研究內容在醋酸鎘溶液體系和硫酸鎘溶液體系中采用化學水浴法沉積CdS薄膜，對CdS薄膜的表面形貌、晶體結構、光透過率和成份等特性進行研究。兩種溶液體系中沉積的CdS薄膜分別應用于聚酰亞胺襯底CIGS薄膜太陽電池。

第3頁/共13頁三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究實驗參數醋酸鎘體系硫酸鎘體系鎘鹽1mM1.5mM硫脲7.5mM75mM氨水0.6M1.2M銨鹽1.5mM/溫度70℃60℃時間15min7min第4頁/共13頁兩種溶液體系下沉積薄膜的FESEM圖(a)醋酸鎘體系、(b)硫酸鎘體系

薄膜均勻致密、顆粒之間沒有微孔。薄膜表面出現白色顆粒。采用硫酸鎘溶液體系時，白色顆粒較多且尺寸較大。白色顆粒可能是溶液中同相反應生成的Cd(OH)2膠粒或者CdS膠粒，沉淀在薄膜表面。三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究第5頁/共13頁兩種溶液體系下沉積薄膜的AFM圖(a)醋酸鎘體系、(b)硫酸鎘體系

薄膜的顆粒大小約為60nm。采用醋酸鎘溶液體系時，薄膜的均方根粗糙度為5.063nm。采用硫酸鎘溶液體系時，薄膜的均方根粗糙度為6.820nm，薄膜表面出現了170nm大小的顆粒。三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究第6頁/共13頁薄膜為n型半導體。一般認為若S/Cd原子比在0.85~0.95之間，則CdS薄膜的電阻率在104Ω·cm~105Ω·cm，方塊電阻大約為109Ω/□~1010Ω/□。醋酸鎘體系硫酸鎘體系S/Cd原子比0.94630.9451三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究第7頁/共13頁兩種溶液體系下沉積薄膜的XRD圖譜(a)醋酸鎘體系、(b)硫酸鎘體系

圖譜上只有在2θ為26.78°位置出現一個衍射峰。難以判斷CdS薄膜具體為哪一種晶體結構，可能沿六方晶(002)方向擇優生長，也可能沿立方晶(111)方向擇優生長。醋酸鎘溶液體系下沉積的CdS薄膜的衍射峰峰值更強、峰寬更窄，擇優生長更明顯。

三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究第8頁/共13頁兩種溶液體系下沉積薄膜的光透過率與光波長之間的關系(a)醋酸鎘體系、(b)硫酸鎘體系兩種溶液體系下沉積薄膜的(αhν)2-hν的關系圖(a)醋酸鎘體系、(b)硫酸鎘體系

在波長大于550nm時有較高的透過率；在波長小于550nm時，透過率急劇下降。在長波區域，醋酸鎘溶液體系下沉積的CdS薄膜的透過率略高。

CdS薄膜的禁帶寬度值：2.24eV（醋酸鎘體系）和2.35eV（硫酸鎘體系）。三、在兩種溶液體系中制備CdS薄膜的研究第9頁/共13頁四、在柔性襯底CIGS太陽電池中的應用CIGS電池的I-V曲線，緩沖層CdS薄膜分別為(a)醋酸鎘體系和(b)硫酸鎘體系中沉積（0.64cm2，AM0，25℃

）CdS薄膜Effi.Voc(mV)Jsc(mA/cm2)FF醋酸鎘溶液體系6.42509350.49硫酸鎘溶液體系6.3550633.60.51第10頁/共13頁五、結論在醋酸鎘溶液體系和硫酸鎘溶液體系中CBD法沉積CdS薄膜。薄膜的厚度為60nm，無微孔排列致密，光透過率高，S/Cd原子比約為0.94。相對而言，醋酸鎘溶液體系沉積的CdS薄膜的擇優生長更明顯，薄膜表面的白色沉淀顆粒較少，禁帶寬度較小。采用兩種溶液體系中沉積的CdS薄膜作為聚酰亞胺襯底CIGS薄膜太陽電池的緩沖層，電池的轉換效率分別達到