孪生对靶直流磁控溅射制备ZnO:Al薄膜及其特性研究

本文以ZnO:A l(ZAO)陶瓷为靶材,采用孪生对靶直流磁控溅射工艺在玻璃衬底上制备出高质量的铝掺杂氧化锌透明导电膜,研究了该薄膜的结构、光电及力学特性。采用孪生对靶制备ZAO薄膜可使样品避开等离子体直接轰击,减少基底薄膜的损伤。制备的薄膜具有结晶程度高、电阻率低、迁移率高等优点。ZAO薄膜的最低电阻率达到了4.47×10-4Ω.cm,在可见光区的平均透过率达到85%以上,非常适合做为铜铟硒(C IS)薄膜太阳电池窗口层。     

Ga和Cu/In衬底上电沉积金属Ga

在酸性水溶液中,分别在金属Ga和Cu/In衬底上进行了Ga电沉积的研究。用循环伏安法研究了导电盐、pH值对电沉积Ga的影响。系统研究了Ga的沉积过程,发现Ga会逐渐向薄膜内部扩散,在Cu/In界面上与CuIn合金反应生成CuGa₂合金。针对Cu/In薄膜和Ga薄膜是活泼金属的特点,在溶液中加入三乙醇胺有效地保护了Cu/In薄膜和Ga金属薄膜不被氧化,并且提高了Ga沉积的电流效率。在Cu/In薄膜上制备出了均匀光亮的金属Ga薄膜。对电沉积出Cu-In-Ga预置层进行了硒化处理,得到了质量较好的Cu(In_1-xGa_x)Se₂(CIGS)薄膜,并制备了太阳电池。电池效率达到了9.42%。     

一步法电化学沉积Cu(In1-x,Gax)Se2薄膜的特性

在CuCl2、InCl3、GaCl3及H2SeO3组成的酸性水溶液电沉积体系中, 对Mo/玻璃衬底上一步法电沉积Cu(In1-x, Gax)Se2(简写为CIGS)薄膜进行了研究. 为了稳定溶液的化学性质, 在溶液中加入邻苯二甲酸氢钾和氨基磺酸作为pH缓冲剂, 将溶液的pH值控制在约2.5, 并提高薄膜中Ga的含量. 通过大量实验优化了溶液组成及电沉积条件, 得到接近化学计量比贫Cu 的CIGS薄膜(当Cu与In+Ga的摩尔比为1时, 称为符合化学计量比的CIGS薄膜; 当其比值为0.8-1时, 称为贫Cu或富In的CIGS 薄膜)预置层, 薄膜表面光亮、致密、无裂纹. 利用循环伏安法初步研究了一步法电沉积CIGS薄膜的反应机理, 在沉积过程中, Se4+离子先还原生成单质Se, 再诱导Cu2+、Ga3+和In3+发生共沉积. 电沉积CIGS薄膜预置层在固态硒源280 ℃蒸发的硒气氛中进行硒化再结晶, 有效改善了薄膜的结晶结构, 且成份基本不发生变化,但是表面会产生大量的裂纹.     

硒化前后电沉积贫铜和富铜的Cu(In1-xGax)Se2薄膜成分及结构的比较

采用电沉积法获得了接近化学计量比的贫铜和富铜的Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)预置层,研究比较了两种预置层及其硒化处理后的成分和结构特性.得到了明确的实验证据证明,硒化后富铜薄膜中的CuxSe相会聚集凝结成结晶颗粒分散在表面.研究表明:在固态源硒化处理后,薄膜成分基本不变;当预置层中原子比Cu/(In+Ga)<1.1时,硒化后薄膜表面存在大量的裂纹;而当Cu/(In+Ga) >1.2时,可以消除裂纹的产生,形成等轴状小晶粒;富铜预置层硒化时蒸发沉积少量In,Ga和Se后,电池效率已达到6.8%;而贫铜预置层硒化后直接制备的电池效率大于2%,值得进一步深入研究.     

氦原子1snp组态的塞曼效应

利用塞曼哈密顿的球张量形式,采用将微扰理论与里兹变分方法相结合的方式,导出了氦原子1snp组态塞曼哈密顿矩阵元的一般形式,给出了氦原子1s3p组态塞曼效应之解,并绘出了不同磁场强度下氦原子1s3p组态的塞曼能级分裂图.     

Breit-Pauli哈密顿的正确张量表达式

采用不同的方法,对Breit-Pauli哈密顿中的自旋-其它轨道相互作用和轨道-轨道相互作用的球张量形式重新进行了推导,给出了自旋-其它轨道相互作用和轨道-轨道相互作用哈密顿的球张量形式的正确表达式,指出了文献中所列出的这类表达式的错误,提供了导出这些表达式的中间步骤.     

不同成分比例CIGS薄膜及太阳电池的快速退火

研究了110~180 ℃（2 min）下的快速热退火对Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜特性及CIGS太阳电池性能的影响.结果表明：对于不同成分比例的CIGS（正常、富Cu、高Ga）电池来说,150 ℃,2 min的快速退火最利于电池性能及二极管特性的增加.其中,退火对富Cu电池的开路电压Voc改善最大,这是因为快速热退火对消除部分CIGS薄膜中的CuSex有积极作用,从薄膜的电阻率有少量提高,器件的短路电流Jsc有少量下降可以得到验证|而对于高Ga电池来说,填充因子FF的改善最大,这是因为高Ga样品的缺陷较多,退火会消除薄膜内部的部分缺陷,从而薄膜的迁移率及Jsc都有所提高,使得FF有较大的增加.     

传统法KH2PO4(KDP)晶体生长温场和速度场的数值模拟研究

在不同转速下用传统法生长了KDP晶体,并根据生长槽的实际情况,建立了三维数学模型.利用有限容积法,对晶体生长槽内的速度场和温度场进行了数值模拟,分析了不同晶体转速和晶体生长对速度场和温度场的影响规律.结果表明,随着晶体转速的增大,溶液流速越来越大,晶体生长更快,杂晶减少;较高转速(55 r/min和77r/min)较于较低转速(9.0～40 r/min)更有利于晶体生长.     

Interfaces of high-efficiency kesterite Cu_2ZnSnS(e)_4 thin film solar cells

Cu_2ZnSnS(e)_4(CZTS(e)) solar cells have attracted much attention due to the elemental abundance and the nontoxicity.However,the record efficiency of 12.6% for Cu_2ZnSn(S,Se)_4(CZTSSe)solar cells is much lower than that of Cu(In,Ga)Se_2(CIGS)solar cells.One crucial reason is the recombination at interfaces.In recent years,large amount investigations have been done to analyze the interfacial problems and improve the interfacial properties via a variety of methods.This paper gives a review of progresses on interfaces of CZTS(e)solar cells,including:(i)the band alignment optimization at buffer/CZTS(e)interface,(ii)tailoring the thickness of MoS(e)_2 interfacial layers between CZTS(e)absorber and Mo back contact,(iii)the passivation of rear interface,(iv)the passivation of front interface,and(v)the etching of secondary phases.     

衬底对Cu(In,Ga)Se2薄膜织构的影响

分别在苏打石灰玻璃、Mo箔、无择优取向的Mo薄膜以及(110)择优取向的Mo薄膜四种不同衬底上,采用共蒸发工艺沉积约2μm厚的Cu(In,Ga)Se2薄膜,用X射线衍射仪测量薄膜的织构,研究衬底对Cu(In,Ga)Se2薄膜织构的影响.在以上四种衬底上沉积的Cu(In,Ga)Se2薄膜的(112)衍射峰强度依次逐渐减弱,(220/204)衍射峰从无到有且强度逐渐增强.在苏打石灰玻璃和Mo箔衬底上的Cu(In,Ga)Se2薄膜具有明显的(112)择优生长,而在(110)取向的Mo薄膜衬底上,Cu(In,Ga)Se2薄膜的织构为(220/204)取向.研究结果表明,只有(110)择优取向的Mo薄膜衬底对Cu(In,Ga)Se2薄膜(220/204)织构的形成有重要影响.