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铜锌锡硫(硒)CZTS(Se)薄膜太阳电池具有高效太阳电池的两个基本条件,其一CZTS(Se)是直接带隙半导体,其二是它的禁带宽度为1.0~1.5 eV,与单结太阳电池的最佳带隙相近。CZTS(Se)的构成元素Cu、Zn、Sn、S和Se都属于地壳含量丰富、价格低廉,还具有环境友好的特点。CZTS(Se)薄膜太阳电池因具有以上几个优点,受到了科学界的极大关注。本文利用磁控溅射技术,通过溅射多个硫化物靶制备得到了CZTS(Se)薄膜的含硫预制层,再经过高温硫(硒)化得到CZTS(Se)薄膜,并对制备的薄膜材料进行优化,最终制备出薄膜太阳电池器件。CZTS(Se)薄膜样品通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FEI-SEM)、能谱仪(EDS)、拉曼光谱(Raman)、霍尔效应测试仪(Hall)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段对晶体结构、表面形貌、元素含量、相的纯度、电学性能和光学性能进行测试表征。通过作I-V测试分析所制备的薄膜太阳电池器件的光电特性。本论文的主要研究内容及结果:1、以ZnS、SnS和CuS作为靶材,利用磁控溅射技术在钼玻璃基片上制备不同叠层顺序的铜锌锡硫(硒)(CZTS(Se))薄膜的预制层。叠层顺序为Glass/SnS/ZnS/CuS、Glass/SnS/CuS/ZnS的预制层硫化退火后薄膜脱落情况严重。叠层顺序为Glass/ZnS/SnS/CuS、Glass/ZnS/CuS/SnS的两种预制层硫化退火后薄膜脱落情况轻微。研究发现,Glass/ZnS/CuS/SnS该叠层顺序所制备的铜锌锡硫(硒)(CZTS(Se))薄膜具有较好的附着性,经硫化退火后,薄膜无脱落现象。虽然Glass/ZnS/SnS/CuS叠层顺序制备的预制层附着性良好,但硫化退火后的薄膜部分脱落。对于叠层顺序为Glass/CuS/ZnS/SnS、Glass/CuS/ZnS/SnS的预制层,硫化退火后的薄膜表面呈现出差别较大的脱落情况。对于不同叠层顺序样品出现的薄膜脱落现象,是因为SnS在三种溅射物质中密度最大,与衬底上金属Mo的密度差别较大,因此最先溅射SnS的时候,硫化退火过程中受热导致薄膜脱落。同时SnS的相对密度在三种靶源中是最大的,含硫预制层的制备过程中应遵循相对密度从小到大的原则。因此Glass/ZnS/CuS/SnS为最佳叠层顺序。2、通过对最佳叠层顺序Glass/ZnS/CuS/SnS进行优化,优化后的最终顺序为Glass/ZnS/CuS/SnS/CuS。研究Glass/ZnS/CuS/SnS/CuS叠层顺序不变情况时周期厚度变化对CZTS薄膜质量的影响。也就是将薄膜预制层的总厚度固定,按照上述叠层顺序制备不同周期的预制层。研究发现,不同周期数的预制层经过硫化退火后,CZTS薄膜都具有良好的附着性,均未出现脱落现象。单周期、双周期和多周期的预制层经过590℃高温硫化退火,CZTS薄膜表面光滑致密,晶体颗粒尺寸均匀,无明显杂相,且满足贫铜富锌结构,符合高效太阳电池的要求。3、对CZTS薄膜吸收层材料进行稀盐酸和溴甲醇化学腐蚀,将处理后的CZTS薄膜吸收层放入空气气氛的烘箱中进行低温退火,退火时间设定为5小时、10小时、15小时、20小时和25小时,研究低温退火对CZTS薄膜载流子浓度的的影响。研究发现,CZTS薄膜材料的载流子浓度随着退火时间先减小后增大。经过15小时的烘烤,薄膜材料的载流子浓度降低到5.256×1017cm-3,以此为基础制备电池器件,得到电池器件的转换效率为3.6%。4、利用真空法制备CdS薄膜,其作为缓冲层应用在CZTS薄膜太阳电池上。并对比了长时间低温退火对于CZTS薄膜太阳电池器件性能的影响。研究发现,长时间低温退火后的CZTS薄膜关键性能均获得了改善,电池的短路电流、开路电压均和填充因子均得到了提升。我们最终得到了转换效率为3.6%的CZTS薄膜太阳电池。