择优取向CIGS薄膜的晶界性质及其对组件光伏性能的影响

CIGS多晶薄膜比单晶CIGS材料具有更好的光伏转换效率。CIGS多晶薄膜中的晶界势垒对载流子移动和复合的影响被证明是造成这一特殊现象的根本原因。目前针对CIGS晶界作用的研究报道较多，但仍不能明确有关晶界在CIGS薄膜太阳电池中的作用机制。我们拟通过模板法建立高度有序的CIGS择优取向模型，研究不同择优取向条件下薄膜晶界本征结构和外源钝化结构对晶界载流子移动和复合的影响规律和内在机制，以及薄膜择优取向对其电池组件整体光伏性能的影响。建立较明晰的有序化CIGS薄膜本征结构与外源钝化结构的晶界载流子移动和复合机制。探明薄膜择优生长条件对电池组件宏观光伏性能的影响规律。

项目首先研究了不同制备工艺条件对Mo衬底结构的影响，获得了不同晶粒大小和取向关系的Mo层；在此基础上，通过在不同衬底条件（Mo层形貌）上采用不同的CIGS制备工艺，获得了112择优取向、220择优取向以及无取向的CIGS薄膜，获得了衬底对CIGS薄膜结构和取向关系的影响规律；在此基础上，通过组装电池器件，研究了本征条件下CIGS薄膜择优取向和非择优取向下薄膜晶粒和晶界，以及不同结构对载流子移动和器件光电效率的影响。项目同时也详细的研究了Na、Ga等外源钝化因素等对CIGS薄膜形貌和取向的影响，以及对晶界性质的影响。项目获得了转换效率10%~13.6%的CIGS薄膜太阳电池器件。课题执行期内发表论文8篇，其中SCI4篇、EI2篇；申请国家发明专利11项，已获授权7 项。