溅射功率对CuInSe2薄膜性能影响研究

"CuInSe2薄膜的性能受到其前驱膜——Cu-In薄膜相结构的影响。研究通过中频交流磁控溅射技术沉积Cu-In薄膜，并利用固态硒化过程转化为CuInSe2薄膜。实验结果显示，溅射功率的变化会决定Cu-In预制膜是形成Cu11In9相还是Cu11In9与CuIn的混合相。进一步地，由Cu11In9和CuIn混合相薄膜制得的CuInSe2薄膜展现出单一的黄铜矿相结构，且成分接近化学计量比的CuInSe2。相比之下，仅由Cu11In9相组成的Cu-In预制膜在硒化后会形成CuInSe2和Cu2Se两相，其成分偏离化学计量比。因此，对于制备CIS太阳能电池吸收层，含有Cu11In9和CuIn混合相的Cu-In薄膜更为适宜。该研究对理解CuInSe2薄膜的制备工艺及其性能优化具有重要意义，对于提升太阳能电池效率提供了理论依据。" 在本研究中，CuInSe2薄膜的形成和性能被详细探讨，重点关注了溅射功率对Cu-In薄膜相结构的控制，及其对最终CIS薄膜的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱(EDX)分析了薄膜的表面形态和组成，而X射线衍射(XRD)则用于揭示薄膜的晶体结构。通过这些技术，研究人员能够追踪硒化过程的动力学，理解不同相结构如何影响最终薄膜的相纯度和成分。 Cu11In9和CuIn两种相在Cu-In薄膜中的存在情况直接影响了硒化后的CuInSe2薄膜。单一的Cu11In9相会导致CuInSe2和Cu2Se共存，而Cu11In9与CuIn混合相则仅形成理想的CuInSe2相。Cu2Se相的出现可能是因为化学计量比的偏离，这可能降低CIS薄膜的光电转换效率，因为非理想成分比例可能导致能带结构的扭曲和缺陷密度的增加。 此外，研究强调了Cu11In9和CuIn混合相对于CIS太阳能电池吸收层制备的重要性。这种混合相结构有助于形成更接近化学计量比的CuInSe2，从而提高太阳能电池的性能。这为优化溅射功率以控制Cu-In薄膜的相结构提供了指导，对于未来太阳能电池制造工艺的改进具有实践价值。 该论文深入探究了CuInSe2薄膜的制备工艺，特别是Cu-In薄膜的相结构对其性能的影响，为提高CIS太阳能电池的效率提供了新的思路和理论基础。这项工作不仅对于材料科学领域，也对于可再生能源领域的研究者具有重要的参考价值。