李　伟,　王玉伟

(上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海　200093)



预制层结构对CZTS薄膜微观组织和光学性能的影响

李伟,王玉伟

(上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海200093)

研究了叠层顺序对磁控溅射沉积铜锌锡硫(CZTS)吸收层的微观结构、表面形貌和光学性能的影响.试验结果表明:当预制层结构为Cu/ZnS/SnS2时,制备的CZTS薄膜在(112)晶面具有择优生长取向,并具有较好的结晶一致性,在288,335和368 cm-1处呈现出特征拉曼(Raman)峰,薄膜表面晶粒较大、形状规则、薄膜空隙较少、比较致密,可见光范围内的吸收系数较高,光学带隙1.5 eV,适合作为CZTS薄膜太阳能电池的吸收层;当预制层结构为SnS2/Cu/ZnS和ZnS/SnS2/Cu时,由于在预制层硫化过程中造成一定的Zn和Sn流失,使CZTS薄膜中含有CuS杂相,导致薄膜表面质量下降,禁带宽度增加,不适合做CZTS薄膜太阳能电池的吸收层.

CZTS薄膜; 预制层结构; 微观组织; 光学性能

在过去几十年中,CuInGaSe(CIGS)薄膜太阳能电池以其价格低、易于大面积生产、可沉积在柔性衬底上并易于建筑一体化应用等优势,成为极具发展前景的光伏技术之一[1].目前,瑞士联邦材料科学与技术实验室EmPa宣布,其研发的柔性衬底CIGS太阳能电池已凭借20.4%的高转换效率刷新了世界记录[2].然而,由于In和Ga为稀有金属元素,限制了CIGS薄膜太阳能电池的大规模应用,因此寻找一种成本较低的材料用于薄膜太阳能电池成为研究热点[3].近几年,四元硫化物Cu2ZnSnS4(CZTS)在下一代薄膜太阳能电池中崛起,CZTS与CIGS具有相似的晶体结构,且各元素在地壳中的含量丰……