项目名称: 液态硒源制备铜铟镓硒薄膜硒化反应机理研究及在太阳电池中的应用

项目编号: No.51502332

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 柳效辉

作者单位: 华东师范大学

项目金额: 21万元

中文摘要: 本项目采用常温下为液态的有机金属二乙基硒作为硒源,利用硒化法制备太阳电池光吸收层铜铟镓硒(CIGS)薄膜,研究硒化反应过程与机理,探索制作高质量CIGS薄膜的新方法。通过分段硒化,分析中间相的形成过程;根据热力学第三定律,计算相形成过程吉布斯自由能与相变焓的变化;选择动力学模型,分析硒化反应活化能的大小,研究CIGS四元材料体系相形成的热力学和动力学过程,解明硒化反应过程与机理。然后,将光吸收层用于CIGS薄膜太阳电池,验证材料的电学和光学特性。通过对太阳电池性能参数分析,为提高电池光电转换效率,研究硒化后不同退火机制与不同预制层结构对CIGS薄膜太阳电池光电转换效率的影响,进一步解明硒化反应与太阳电池性能的关联性。本项目研究的液态硒化新方法使用设备简单、原材料廉价,可能较低电池的工艺和原材料成本。因此,该项目可为CIGS薄膜太阳电池开辟新的技术途径。

中文关键词: CIGS薄膜;液态硒源;硒化法;太阳电池

英文摘要: In this project, Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) absorber layers will be fabricated by selenization process using metal organic diethylselenide (DESe) as source material, which is a stable liquid at room temperature. The selenization process and reaction mechanism will be investigated. The process route of high quality CIGS thin films will be established. The selenization is planned to carry out by multi temperature steps, and the reaction intermediates in each step are measured. The Gibbs free energy and enthalpy change caused by phase change are calculated according to the third law of thermodynamics. By choosing suitable models, the activation energy of selenization reaction and the thermal dynamics in the formation process of CIGS four element system are analyzed. The selenization process and reaction mechanism will be clarified. Then, we apply the CIGS absorber layers to the practical CIGS thin film solar cells, and testify its availability on the electrical and optical respects. By analyzing the solar cell parameters and comparing these with conventional CIGS absorber layers, in order to improve the efficiency of CIGS solar cells, the effect of annealing and CuInGa precursors on the performance CIGS solar cells will be analyzed, the selenization process is further studied and clarified. Since the selenium source used in this method is liquid with low price, and the equipment for the process is simple, there exists the possibility to reduce the total cost of process and material. Therefore, this research may open a new technological way for CIGS thin film solar cells.

英文关键词: CIGS thin films;Liquid selenium source;Selenization;Solar cells

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