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日本電子臺式掃描電鏡在CIGS薄膜研究中的使用
CuInxGa1−xSe2(CIGS)膜在薄膜太陽能電池中被認(rèn)為是有前途的材料。目前CIGS薄膜的制備方法有：連續(xù)真空蒸發(fā)、濺射、閃蒸、分子束外延、熱壁外延、電沉積、噴涂熱解、化學(xué)離子交換、共蒸發(fā)、溶劑熱合成和紡絲包覆納 米微粒制造等。其至 高23.35%的轉(zhuǎn)換效率創(chuàng)造了太陽能電池薄膜技術(shù)的世界紀(jì)錄。至有 效的CIGS太陽能電池是通過共蒸法經(jīng)過復(fù)雜的加工工藝制備的，它要求準(zhǔn)確控制所有蒸發(fā)源。閃蒸發(fā)技術(shù)是用于CIGS薄膜的沉積至 簡單的方法之一。但這種技術(shù)有一些沉積問題，如重 現(xiàn)性差，以及從蒸發(fā)中噴出的物質(zhì)來源無法準(zhǔn)確控制。
在目前的工作中，研究人員提出了一個新的單階段從粉末直接制備CIGS薄膜的方法。這種方法允許直接從粉末元素中沉積化學(xué)計(jì)量CIGS層，不含硒化或任何處理。CIGS薄膜由一個近似圓柱體的蒸發(fā)皿沉積而成，它在開始加熱的時候被氧化鋁球封住，以防止材料濺出，在快速的升溫時，允許元素在他們同時從蒸發(fā)皿的洞里蒸發(fā)前互相混合。然后通過采用x射線衍分析、拉曼光譜、光譜學(xué)、掃描電子顯微鏡(JCM-6000)和原子力顯微鏡，研究沉積薄膜在不同襯底溫度下的結(jié)構(gòu)、光學(xué)性質(zhì)和表面形貌，探討了用該方法制備化學(xué)計(jì)量CIGS薄膜的可行性。
全新升級JCM-7000臺式掃描電鏡
薄膜在基底溫度分別為100℃、200℃、220℃、300℃、400℃的SEM圖像
所制備薄膜的SEM圖像如上所示，從圖中我們可以樣品表面無裂紋，樣品顆粒清晰可見，膠黏劑薄膜良好，說明利用該工藝作為CIGS蒸發(fā)基礎(chǔ)制備好的CIGS吸收層是可行的。從這些圖像中可以看到薄膜的表面形態(tài)明顯受到襯底溫度的影響。
本文使用快速熱蒸發(fā)法不含硒化或任何處理直接從粉末元素中沉積化學(xué)計(jì)量CIGS層制備了CIGS薄膜。研究發(fā)現(xiàn)薄膜沉積取決于襯底溫度，而襯底溫度對化學(xué)計(jì)量學(xué)起著至關(guān)重要的作用。硒含量隨襯底溫度的升高而降低，這 大地改變了薄膜的化學(xué)計(jì)量，提高了薄膜的結(jié)晶度。襯底溫度在220°C至300°C之間銅含量增加，其余的元素減少。當(dāng)襯底溫度從100°C增加到400°C，晶粒尺寸幾乎增 大了一倍，而帶隙減小。
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