【摘 要】
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铜铟镓硒(Cu(In1-xGax)Se2)作为一种直接带隙半导体材料,凭借其吸收系数高(≥105cm-1)、禁带宽度可调(1.02～1.66 eV)和稳定性好等优点,被作为极具竞争优势的薄膜电池吸收层材
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铜铟镓硒(Cu(In1-xGax)Se2)作为一种直接带隙半导体材料,凭借其吸收系数高(≥105cm-1)、禁带宽度可调(1.02～1.66 eV)和稳定性好等优点,被作为极具竞争优势的薄膜电池吸收层材料进行了广泛的研究。本实验采用CuSe、Ga2Se3和In2Se3三种硒化物作为初始原料,无水乙醇作为研磨介质,利用球磨工艺制备前驱体浆料,随后涂覆制备前驱体薄膜,然后在Ar气氛中退火得到(Cu(In1-xGax)Se2)薄膜。采用能量色散谱(EDAX)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和紫外可见光谱(UV-vis)等测试手段对薄膜的性质进行表征。能量色散谱分析表明：球磨工艺可以较为精确的控制薄膜的化学组份,制备任意In/Ga比例的薄膜。在退火温度为500℃,退火时间为30min的实验条件下研究Ga含量对薄膜性质的影响,结果表明：随着Ga含量的增加,晶格出现紧缩,导致Cu(In1-xGax)Se2物相结构中(112)峰向高衍射角方向偏移；薄膜结晶性越来越差；光学带隙逐步变大。x为0.3时制备的薄膜性质最好。选定最佳Ga含量(x=0.3)后,研究退火温度对薄膜性能的影响,分析表明：退火温度为250℃时,Cu(In0.7Ga0.3)Se2的黄铜矿相已经形成；随着温度的升高,二元杂相逐步消失,薄膜结晶性越来越好,晶粒尺寸也在不断变大,表面形貌得到改善,当温度达到500℃时,薄膜的性质最佳,对应的光学带隙为1.17 eV。研究压制工艺对薄膜表面形貌的影响,结果表明：随着单向压制压力的增加,薄膜的表面形貌有所改善。当压力小于250 MPa时,表面虽然变得平整,但主要以颗粒状为主。当压力增大到300 MPa以上时,薄膜空洞继续减少,呈现局部连续,随着压力的增加,局部连续逐步扩大,到500MPa时,空隙基本消失,薄膜连续性良好。
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