论文部分内容阅读
铜锌锡硫硒（Cu2ZnSn（S,Se）4,简称CZTSSe）薄膜与铜铟镓硒（CIGS）相比,具有相似的晶体结构,保留了铜铟镓硒薄膜的优异性能。作为具有直接带隙的P型半导体材料在室温下其禁带宽度可在1.01.5eV调节,覆盖了最佳的带隙范围。因其元素组成在地球分布丰富且无毒无污染的特点,是替代CIGS薄膜的理想材料。目前CZTSSe薄膜的制备方法有真空法和非真空法,理论转换效率达到了32%34%,高于CIGS的25%30%,其中最高效率的CZTSSe薄膜太阳电池为非真空肼溶液旋涂-高温硫化复合工艺制得,其转换效率达到了12.6%但仍远低于理论转换效率。本论文采用真空蒸发法制备CZTSSe薄膜,研究了在符合化学计量比的条件下,薄膜在不同工艺下的性能。主要研究结果如下:（1）研究了低温和高温一步法制备CZTSSe薄膜。衬底温度在500℃下制得的符合化学计量比的薄膜形貌光滑均匀,缺点是化学反应不完全,杂相多;衬底温度在595℃下制得的符合化学计量比的薄膜呈半圆形,反蒸现象较严重,CZTSSe发生了一定程度的分解,杂相依旧存在。（2）研究了先低温后高温的两步法制备CZTSSe薄膜。衬底温度首先在500℃下制得符合化学计量比的薄膜,然后迅速升高衬底温度至595℃,升高SnS和Se温度,共蒸发SnS、Se和ZnS源,得到了一性能优良的贫Cu富Zn的CZTSSe吸收层薄膜。（3）研究了后退火对薄膜特性的影响,找到了最佳退火温度为550℃以及最佳的退火气氛S。（4）研究了低温后掺Sn法制备CZTSSe薄膜。