硒蒸气浓度对制备CIGS薄膜的影响

采用“预制层硒化法”制备CuIn_1-xGa_xSe₂ (CIGS)薄膜. 基于自主设计的“双层管式硒化装置”, 通过控制硒蒸气浓度优化退火工艺, 研究硒蒸气浓度对薄膜光电性能的影响. 利用俄歇电子能谱(AES)和X射线衍射分析(XRD)等手段对不同硒浓度氛围下生成的CIGS薄膜的成分和物相进行表征, 并在AM1.5、1000 W·m^-2的标准光照条件下比较相应CIGS电池器件的输出性能. 实验结果表明: 饱和硒蒸气下退火得到的样品, 基底钼膜遭到严重腐蚀破坏, 失去背电极功能; 在低浓度硒气氛下退火不能有效消除CIGS薄膜的偏析和缺陷, 以致光电转换效率低; 而在无硒惰性氛围下退火的样品, 生成了物相均一化的CIGS薄膜, 由此制备的CIGS电池取得了8.5%的转换效率.     

两步法制备CIGS薄膜的工艺研究

本文主要研究了"预制层硒化法"制备铜铟镓硒(CIGS)薄膜的工艺。采用磁控溅射的方式制备In、Cu-Ga金属预制层,然后进行硒化(450℃)以及退火处理(550℃)。SEM结果表明,在室温下溅射沉积In薄膜,并且采用Mo/Cu-Ga/In/Cu-Ga/In的叠层顺序,可以获得平整致密的CIGS薄膜。XRD和SEM测量显示,以单质硒作为硒源,在450℃的硒化之后生成分离的CIS和CGS相,惰性氛围的高温退火可以使分离的CIS和CGS相互融合,形成均一化的CIGS四元化合物。在此基础上,最终完成的CIGS电池光电转换效率为7.5%。     

直流磁控反应溅射法制备大面积AZO薄膜的实验研究

用锌铝合金靶在苏打玻璃上制备大面积AZO半导体透明薄膜,降低了靶材费用。实验中采用靶体旋转的直流磁控溅射工艺,提高了靶材利用率,实现了大面积均匀镀膜,并能获得定向生长的薄膜。文章介绍了采用该方法制备大面积薄膜的实验,并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等多种分析方法对大面积薄膜的结构、形貌、电学性能及光学性能进行分析,实验结果表明,采用合金靶做靶源,氩作工作气体,控制好氧气分压,大功率溅射可以获得定向性好、致密、均匀、透射率高、电阻率低的优质大面积(300 mm×300 mm)AZO薄膜。     

页岩黏土孔隙含水饱和度分布及其对甲烷吸附的影响

考虑储层原始含水特征,甲烷在页岩的吸附特征属于气液固三相复杂作用结果,水分在很大程度上影响页岩吸附能力,将成为制约页岩气资源量评估可靠性的主要原因之一.鉴于页岩水分主要分布于黏土等无机矿物孔隙内部,分析了甲烷-水膜-页岩黏土三相作用特征,结果表明:甲烷在干燥黏土表面吸附满足气固界面Langmuir吸附特征,在黏土水膜表面吸附满足气液界面Gibbs吸附特征,在气液固三相作用下满足"气固"与"气液"界面混合吸附特征;同时研究还发现:不同尺度孔隙内含水饱和度分布特征存在差异,部分小孔隙可以被水分充满,而大孔隙仅吸附一定厚度水膜.因此,水分对甲烷吸附能力的影响主要表现为两个方面:小孔隙被水分阻塞而失去吸附能力;大孔隙表面水膜改变甲烷吸附特征(气固界面吸附转变为气液界面吸附),以黏土样品为例,两者综合效应可以致使甲烷吸附能力降低约90%.从微观角度揭示了水分对页岩吸附能力的影响机理,将为建立合理评价页岩吸附气含量的方法奠定理论基础.     

一种在室温合成具有宽带隙CdS的简单方法

采用简单的磁控溅射方法, 在室温合成了CdS多晶薄膜. 在溅射CdS多晶薄膜过程中, 分别在Ar 气中通入0%、0.88%、1.78%、2.58%和3.40% (体积分数, φ)的O₂, 得到不同O含量的CdS多晶薄膜. 通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪、紫外-可见光谱仪对得到的CdS多晶薄膜进行表征.分析结果表明: O的掺入能得到结合更加致密, 晶粒尺寸更小的CdS多晶薄膜; 与溅射气体中没有O₂时制备的CdS多晶薄膜的光学带隙(2.48 eV)相比, 当溅射气体中O₂的含量为0.88%和1.78% (φ)时, 制备得到的CdS多晶薄膜具有更大的光学带隙, 分别为2.60和2.65 eV; 而当溅射气体中O₂的含量为2.58%和3.40% (φ)时, 得到的CdS光学带隙分别为2.50 和2.49 eV, 与没有掺杂O的CdS的光学带隙(2.48 eV)相当; 当溅射气体中O₂的含量为0.88% (φ)时, 制备的CdS多晶薄膜具有最好的结晶质量. 通过磁控溅射方法, 在溅射气体中O₂含量为0.88% (φ)条件下制备的CdS多晶薄膜表面沉积了CdTe 多晶薄膜并在CdCl₂气氛中进行了高温退火处理, 对退火前后的CdTe多晶薄膜进行了表征. 表征结果显示: CdS中掺入O能得到结合更紧密、退火后晶粒尺寸更大的CdTe多晶薄膜. 通过磁控溅射方法, 在CdS制备过程中于Ar 中掺入O₂, 在室温就能得到具有更大光学带隙的CdS多晶薄膜, 该方法是一种简单和有效的方法, 非常适用于大规模工业化生产.