Cu-In膜的相结构对CuInSe2薄膜性能的影响

为考察溅射功率对Cu-In薄膜中相结构以及相应的CuInSe2(简称CIS)薄膜性能的影响,采用中频交流磁控溅射方法沉积Cu-In薄膜,并采用固态硒化方法形成CIS薄膜.采用SEM和EDX观察和分析了它们的表面形貌和成分,采用XRD表征了薄膜的组织结构,并分析了硒化中的反应动力学过程.结果表明,在不同的溅射功率条件下,Cu-In预制膜以Cu11In9相或Cu11In9和CuIn的混合相存在.由Cu11In9和CuIn混合相薄膜形成的CIS薄膜具有单一的CuInSe2相黄铜矿相结构,且其成分接近CuInSe2化学计量比.而由Cut1In9相Cu-In预制膜形成的CIS薄膜中除了CuInSe2相以外,还出现了Cu2Se相,且其成分远离CuInSe2化学计量比.因此,具有Cu11In9和CuIn混合相结构的CuIn薄膜更适合制备CIS太阳电池吸收层.     

Cu-In膜成分偏析对CIS膜结构的影响

为了研究Cu-In薄膜中的局部偏聚现象及其对硒化后CuInSe2(CIS)薄膜中各元素分布和组织结构的影响,采用中频磁控溅射工艺,溅射Cu-In合金靶,制备了总体Cu/In原子数比接近1的Cu-In预制膜,并在硒气氛下硒化制备了CIS太阳能电池吸收层。采用扫描电子显微镜和能量弥散X射线分析技术对Cu-In预制膜及CIS薄膜的表面形貌、成分进行了观察和分析,采用X射线衍射和Raman散射谱表征了薄膜的组织结构。结果表明:Cu-In预制膜主要由Cu11In9相组成,但存在豆状的富In区;在总体Cu/In原子数比接近1时,硒化后可得到各元素分布均匀、具有化学计量比的CIS,且晶体结构为单一的黄铜矿相。CIS薄膜的导电类型为P型,电阻率达到1.2kΩ.cm。     

蒸镀Cu-In合金硒化制CuInSe2薄膜

利用两源蒸镀Cu-In合金膜，在半封闭石墨盒中硒化，制备了具有单一黄铜矿结构的CuInSe2(CIS）薄膜，实验研究了合金膜组分与薄膜结构、形貌的关系，探讨了不同硒化温度对CIS薄膜组织结构，成分和晶粒尺寸的影响，结果表明，单一结构有利于Cu-In合金膜的均匀和平整，硒化过程中，随着硒化温度的升高Cu的损失量增加，In的损失量相对减少，在300℃硒化时开始出现CIS黄铜矿结构，350℃硒化所得薄膜绝大多数为CIS结构，500℃制得单一结构的CIS薄膜。     

硒化法制备铜铟铝硒薄膜及其性能研究

采用中频交流磁控溅射方法制备了CIA前驱膜,并采用固态硒化法进行处理,获得了CIAS吸收层薄膜。采用SEM和XRD观察和分析了薄膜的成分、组织结构和表面形貌。结果表明,通过调节CIA前驱膜的Al含量可制备得到Cu/(In Al)原子比接近1,且Al/(In Al)比例可调的CIAS薄膜。CIAS薄膜由Cu(In1-xAlx)Se2固溶体相组成,Al主要是以替代In的固溶形式存在。     

硒化法制备铜铟铝硒薄膜及其性能研究

采用中频交流磁控溅射方法制备了CIA前驱膜，并采用固态硒化法进行处理，获得了CIAS吸收层薄膜。采用SEM和XRD观察和分析了薄膜的成分、组织结构和表面形貌。结果表明，通过调节CIA前驱膜的A1含量可制备得到Cu／（In＋A1）原子比接近1，且AL／（In＋A1）比例可调的CIAS薄膜。CIAS薄膜由cu（In1-xAlx）Se2固溶体相组成，A1主要是以替代In的固溶形式存在。     

从三元黄铜矿结构CuM（M=In,Ga）X2（X=Se,S）到CuIn0.5-Ga0.5Se2的价电构、熔点和光电性能的关联性分析

应用"固体与分子经验电子理论"(Empirical Electron Theory,EET)系统地研究了三元黄铜矿结构CIGS的价电子结构,以此为基础分析了CIGS(Cu(In,Ga)(Se,S)2)的熔点和光吸收性质.计算结果和实验值符合的很好,计算得到Cu的3d电子与In,Ga的s电子杂化后的跃迁可以使CIGS吸收光子.CuInSe2的禁带宽度在1–1.16eV之间,CuGaSe2的禁带宽度在1.54–1.74eV之间,CuInS2的禁带宽度在1.4–1.61eV之间,CuGaS2的禁带宽度在2.36–2.44eV之间.用球磨、退火的方法得到CuIn0.5Ga0.5Se2单相,通过XRD得到晶体结构,差热分析得到熔点.根据晶体结构和熔点,用EET计算得出CuIn0.5Ga0.5Se2吸收光子的能量主要分布在1.17–1.56eV之间,禁带宽度接近较小值.黄铜矿结构的CIGS都可以吸收紫外光,其中CuInSe2的吸收效率最高,主要吸收峰在紫外区,CuGaSe2吸收紫外光的效率最低.     

从三元黄铜矿结构CuM（M=In,Ga）X2（X=Se,S）到CuIn0.5Ga0.5Se2的价电构、熔点和光电性能的关联性分析

应用＂固体与分子经验电子理论＂（Empirical Electron Theory,EET）系统地研究了三元黄铜矿结构CIGS的价电子结构,以此为基础分析了CIGS（Cu（In,Ga）（Se,S）2）的熔点和光吸收性质.计算结果和实验值符合的很好,计算得到Cu的3d电子与In,Ga的s电子杂化后的跃迁可以使CIGS吸收光子.CuInSe2的禁带宽度在1–1.16eV之间,CuGaSe2的禁带宽度在1.54–1.74eV之间,CuInS2的禁带宽度在1.4–1.61eV之间,CuGaS2的禁带宽度在2.36–2.44eV之间.用球磨、退火的方法得到CuIn0.5Ga0.5Se2单相,通过XRD得到晶体结构,差热分析得到熔点.根据晶体结构和熔点,用EET计算得出CuIn0.5Ga0.5Se2吸收光子的能量主要分布在1.17–1.56eV之间,禁带宽度接近较小值.黄铜矿结构的CIGS都可以吸收紫外光,其中CuInSe2的吸收效率最高,主要吸收峰在紫外区,CuGaSe2吸收紫外光的效率最低.     

基于硝酸盐为前驱体的溶胶凝胶法制备CuInSe2薄膜

采用低成本的无机盐为前驱体,通过溶胶凝胶法制备了高质量的黄铜矿结构CulnSe2太阳能电池光吸收层薄膜.先将制备得到的溶胶通过旋涂甩胶的方法成膜,再先后置于氢气中还原和在硒蒸气中进行硒化处理,即可得到所需薄膜.通过XRD,XRF,SEM和Raman散射等对材料的结构和形貌进行表征.结果表明:采用这种简单的方法所制备的薄膜除了具备平整度好、结晶度高和致密性好等优点外,Raman散射还表明薄膜表面不存在Cu2-xSe等杂相,上述优点非常有利于后续高质量的薄膜太阳能电池的制作.最后,讨论了CuInSe2薄膜中分层现象的产生以及形成机理.     

三源共蒸法制备CIS薄膜及其性能研究

用三源共蒸法以高纯的Cu,In,Se粉为原材料制备了CuInSe2薄膜,研究了基片温度、退火处理对薄膜形貌、结构、光学及电学性能的影响.用扫描电镜、X射线衍射仪、紫外-可见分光光度计、霍尔效应仪对薄膜的形貌、结构、光学及电学性能进行检测.研究结果表明:不同基片温度下的薄膜对可见光都具有较高的吸收指数;薄膜在(112)晶面有高度的择优取向;基片温度为200℃时薄膜的Eg为0.99 eV;基片温度为200℃和300℃时薄膜都获得了单一黄铜矿结构的CuInSe2,退火处理后电阻为1.53Ω/cm2和1.55Ω/cm2.     

Cu_2Sn(S,Se)_3薄膜的溶液法制备及其光电性能研究

采用低廉、简便及易于控制元素组成的溶液法在钠钙玻璃和钼玻璃基底上沉积Cu-Sn-S前驱体膜,随后在N_2保护下硒化获得到Cu_2Sn(S,Se)_3薄膜,并通过调控前驱薄膜的硒化退火温度,实现了对薄膜形貌、物相结构、电学及光学性能的有效调制.研究结果表明,适当的硒化退火温度,如480℃,可得到表面平整、结晶度高、晶粒致密和双层结构(上层大、下层小晶粒)的Cu_2Sn(S,Se)_3薄膜,其带隙为1.28 eV,载流子浓度可低至6.780×10~(17) cm~(-3),迁移率高达18.19 cm~2·V~(-1)·S~(-1),可用于薄膜太阳能电池的光吸收层.     

双源法制备CuInSe2多晶薄膜的研究

利用氮气作保护气体,用元素合成法进行开管烧结,合成具有单一相黄铜矿结构的ＣｕＩｎＳｅ２ 多晶材料．用真空双源蒸发方法,通过精确控制ＣｕＩｎＳｅ２ 源和Ｃｕ 源或Ｓｅ 源的温度和蒸发速率以及衬底温度,制备ＣｕＩｎＳｅ２ 多晶薄膜,并对ＣｕＩｎＳｅ２ 多晶薄膜的组份、结构、工艺条件及电学性质进行了分析、研究     

Preparation of CuInSe2 thin films by four-step process

A simple process for the deposition of CulnSe₂ thin films was described. The CulnSe₂ compound was prepared by selenization of Cu-In alloy precursors, which were electrodeposited at a constant current. The selenized precursors were compacted and then annealed. The films were characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectroscopy (EDS). The results indicate that single-phase CulnSe₂ is formed at 250℃ and its crystallinity of this phase is improved as the annealing temperature rises. The losses of In occur in selenization process. The dense CulnSe₂ film with comparatively smooth surface can be obtained by compaction under the pressure of 200 MPa.     

化学法结合快速热处理制备CuInSe_2粉末

以金属氯化物、Se粉为原料,在有机溶剂中经过回流反应合成前驱物,再经快速热处理制备了CuInSe2粉末.采用XRD、Raman光谱、TG-DTA、SEM、EDS对前驱物和样品的各种性质及工艺条件对产物的影响进行了分析和研究.结果表明：以乙二胺为溶剂时回流反应产物适宜作为制备CuInSe2粉末的前驱物,其通过快速热处理可以有效制备单相黄铜矿型CuInSe2粉末;提高热处理温度和增加热处理时间均有利于CuInSe2的完全形成和结晶质量的改善,但热处理时间的延长对产物微观形貌有不良影响,600℃/30min是较佳的热处理条件.     

NdB2Cu3O7-x/YBa2Cu3O7-y高温超导薄膜的稳定性研究

采用脉冲激光沉积方法 ,在钇稳定氧化锆 (YSZ)衬底上制备了YBa2 Cu3 O7-y高温超导薄膜和NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层高温超导薄膜。X射线衍射分析结果表明 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜在结晶度、表面光滑平整度和稳定性方面优于YBa2 Cu3 O7-y薄膜 ;电阻温度曲线测量结果表明 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜的转变温度为 87.6 6K ,转变宽度为 0 .34K ;YBa2 Cu3 O7-y薄膜的则分别为 86 .6 4K和 0 .95K。与YBa2 Cu3 O7-y薄膜相比 ,NdB2 Cu3 O7-x/YBa2 Cu3 O7-y双层膜稳定性更高 ,在超导电子器件领域更具有应用潜力。     

磁控溅射沉积Cu-W薄膜的结构及性能

 以磁控溅射制备W原子数分数为2.1%~53.1%的Cu-W薄膜,用EDX、XRD、TEM、SEM、显微硬度计和四探针电阻仪对薄膜成分、结构和性能进行表征,研究薄膜中W含量的变化对薄膜结构及性能的影响.结果表明,Cu-W薄膜呈纳米晶结构,含x=2.1%~16.2%W的Cu-W膜中存在W在Cu中的铜基fcc Cu(W) 非平衡亚稳过饱和固溶体,Cu-36.0%W膜中存在fcc铜基和bcc钨基双相固溶体,含x=48.7%~53.1%W的Cu-W膜则存在Cu在W中的钨基bcc W(Cu)亚稳过饱和固溶体.具两相结构的Cu-36%W薄膜的显微硬度最大,而Cu-W膜电导率则随W含量上升而持续降低.400 ℃退火1 h后,Cu-W薄膜发生基体相晶粒长大,硬度降低,但电导率提高.Cu-W薄膜在退火后结构和性能变化的主要原因是退火中基体相晶粒发生了长大.     

对向靶磁控溅射纳米氧化钒薄膜的热氧化处理

采用直流对向靶磁控溅射方法制备低价态纳米氧化钒薄膜,研究热氧化处理温度和时间对氧化钒薄膜的组分、结构和电阻温度特性的影响采用X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）和原子力显微镜（AFM）对氧化钒薄膜的组分、结晶结构和微观形貌进行分析,利用热敏感系统对薄膜的电阻温度特性进行测量．结果表明,经300～360℃热处理后,氧化钒薄膜的组分逐渐由V2O3和VO向VO2转变,薄膜由非晶态变为单斜金红石结构,具有金属半导体相变性能;增加热处理温度后,颗粒尺寸由20nm增大为100nm,薄膜表面变得致密,阻碍氧与低价态氧化钒的进一步反应,薄膜内VO2组分舍量的改变量不大;增加热处理时间后,薄膜内VO2组分的含量明显增加,相变幅度超过2个数量级.