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目前工业上制备铜铟硒材料最常用的方法是硒化铜铟预制膜,而铜铟镓硒最高效率的电池是用三步共蒸发的方法制备的铜铟镓硒材料。为此,我们从这两种方法入手,研究铜铟硒材料及相关电池的制备。
(1)采用共蒸发的方法在Mo玻璃上制备铜铟预制膜,然后在双温区硒化装置中,用硒单质作为硒源硒化预制膜,制备铜铟硒薄膜。经过优化硒化温度曲线,采用了三步硒化方式。首先在100℃处理10分钟,使得铜铟元素充分混合;然后为了防止薄膜孔洞的产生,在450℃硒化10分钟;最后提高衬底温度至550℃,充分硒化。用此种方法制备的铜铟硒薄膜做成电池之后,转化效率达到了4.2%。其中开路电压(Uoc)为341mV,短路电流(Jsc)为30.0mA/Cm2,填充因子(FF)为40.9%。
(2)用三源共蒸发设备在Mo玻璃上制备了铜铟硒薄膜。首先,衬底温度为400℃,同时蒸发In和Se;然后,衬底温度提高至550℃,蒸发Cu和Se;在薄膜富铜后,保持衬底温度不变,蒸发In和Se;最后在Se气压不变的情况下以12℃/min的速度逐渐降低衬底温度至300℃。目前用此种铜铟硒薄膜制备的电池的转化效率为2.2%,开路电压(Uoc)为205mV,短路电流(Jsc)为30.0mA/Cm2,填充因子(FF)为35%。