硒化前后电沉积贫铜和富铜的

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铜电沉积阴阳极材料

铜电沉积阴阳极材料铜电沉积是一种常用的电镀方法，在工业上广泛应用于铜制品的制造。

铜电沉积的过程中，阴极和阳极材料起着重要的作用。

本文将介绍一些常用的铜电沉积阴阳极材料。

阴极材料主要分为两类：导电金属和非导电材料。

常用的导电金属阴极材料包括铜、不锈钢、钴、镍等。

这些材料具有一定的导电性能和一定的耐腐蚀性，适用于铜电沉积工艺。

其中，铜是最常用的阴极材料，因为它具有良好的导电性能和优良的抗腐蚀性能。

铜阴极可以通过钢丝刷、薄膜涂层或真空沉积等方式制备。

非导电材料通常被称为惰性阴极材料，它们不具备导电性能，但具有良好的耐腐蚀性能。

惰性阴极材料常用于特殊的铜电沉积工艺，如钢铁表面镀铜、陶瓷类件件镀铜等。

惰性阴极材料有很多种，例如石英玻璃、陶瓷、聚四氟乙烯等，常常需要根据具体的应用需求进行选择。

阳极材料与阴极材料相对应，通常选择纯铜材料。

纯铜阳极是由纯度较高的铜材料制备而成，其中掺杂的杂质元素含量较低，纯铜阳极的选择可依据工艺要求进行调整。

随着铜阳极的溶解电流密度的变化，可以对铜电解液的浓度、温度、槽液搅拌条件等进行调整，以实现更好的电沉积效果。

除了以上常见的阴极和阳极材料，还有一些特殊的材料可用于铜电沉积。

例如，碳材料可以用作阴极材料，在某些电镀工艺中可以达到优异的电沉积效果。

此外，有些工艺要求降低氧气的发生，可以使用银阳极材料来抑制氧气的发生。

在铜电沉积过程中，阴极和阳极材料的选择对于电沉积效果和产品质量有着重要的影响。

合适的阴阳极材料可以提高电沉积效率，降低能源消耗。

因此，在实际应用中选择合适的阴阳极材料至关重要。

总的来说，铜电沉积的阴阳极材料多样性较高，可以根据具体的工艺需求来选择。

在实际应用中，需要考虑材料的导电性能、耐腐蚀性能以及成本等因素。

通过选择合适的阴阳极材料，可以优化铜电沉积工艺的效果，满足不同产品的制造需求。

电沉积,氮化铜

电沉积,氮化铜电沉积是一种常用的表面处理技术，可以在金属基底上沉积出不同材料的薄膜。

氮化铜作为一种重要的功能材料，具有优异的导电性、热导性和力学性能，在电子器件、光电器件和催化剂等领域有着广泛的应用。

本文将介绍电沉积氮化铜的原理、方法和应用。

一、电沉积氮化铜的原理电沉积是利用电解液中的金属离子在电极上还原沉积的过程。

在电沉积氮化铜的过程中，一般采用铜盐溶液作为电解液，通过外加电压使铜离子在电极表面还原成金属铜，并与电沉积液中的氮形成氮化铜。

电沉积氮化铜的工艺参数包括电解液的配方、电流密度、沉积时间等，这些参数的选择对氮化铜薄膜的性能有着重要影响。

二、电沉积氮化铜的方法1. 直流电沉积法：直流电沉积是最常用的一种方法，通过在电解液中施加直流电压，使铜离子在电极表面还原成金属铜，并与电沉积液中的氮形成氮化铜。

直流电沉积法可以控制沉积速率和沉积质量，但对于复杂形状的基底，沉积均匀性有一定的限制。

2. 脉冲电沉积法：脉冲电沉积是一种改进的电沉积方法，通过交替施加正、负脉冲电压，使铜离子在电极表面快速沉积并形成氮化铜。

脉冲电沉积法可以提高沉积速率和沉积均匀性，得到更好的氮化铜薄膜。

三、电沉积氮化铜的应用电沉积氮化铜薄膜在电子器件领域有着广泛的应用。

由于氮化铜具有优异的导电性，可用作电极材料，用于制备电容器、电感器和电阻器等元件。

此外，氮化铜还具有较高的热导性，可用于制备散热片和热界面材料。

在光电器件方面，氮化铜薄膜具有较高的光吸收性能和光电转换效率，可用于制备太阳能电池和光探测器。

另外，氮化铜还具有优异的催化活性，可用于催化剂的制备，用于催化反应和气体传感器等领域。

电沉积氮化铜是一种重要的表面处理技术，可以在金属基底上制备氮化铜薄膜。

电沉积氮化铜的原理是利用电解液中的铜离子在电极上还原成金属铜，并与电沉积液中的氮形成氮化铜。

电沉积氮化铜有直流电沉积法和脉冲电沉积法两种方法，可以根据具体应用需求选择合适的方法。

硒元素

补充微量元素硒硒硒是一种化学元素，化学符号是Se，一种非金属。

可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂、动物体必需的营养元素和植物有益的营养元素等。

CAS号：7782-49-2硒元素名称：硒中文读音：xī元素符号：Se元素英文名称：Selenium元素类型：非金属元素原子体积：(立方厘米/摩尔)16．45 立方厘米/摩尔元素在海水中的含量：(ppm)太平洋表面0.000000015 ppm地壳中含量：（ppm）0.05 ppm自然环境中发现的最高含量：（ppm）30000 ppm理化常数相对原子质量：78.89硒原子序数：34氧化态：主要化合价Se+4,Se+6其他Se-2化学键能：(kJ /mol)Se-H 305Se-C 245Se-O 343Se-F 285Se-Cl 245Se-Se 330晶胞参数：a = 905.4 pmb = 908.3 pmc = 1160.1 pmα= 90°β= 90.810°γ= 90°质子数：34中子数：45摩尔质量：79mol原子半径：1.22所属周期：4所属族数：VIA电子层排布：2-8-18-6价层电子排布[Ar]4s2 3d10 4p4 或者[Ar]3d10 4s24p4电子层：KLMN电子数：2-8-18-8外围电子层排布：4s24p4晶体结构：晶胞为六方晶胞。

电离能(kJ/ mol)M - M+ 940.9M+ - M2+ 2044M2+ - M3+ 2974M3+ - M4+ 4144M4+ - M5+ 6590M5+ - M6+ 7883M6+ - M7+ 14990M7+ - M8+ 19500M8+ - M9+ 23300M9+ - M10+ 27200莫氏硬度：2常见化合价：+4、+6同位：Se-74 Se-76 Se-77 Se-78 *Se-80 Se-82单质：硒化学符号：Se颜色和状态：有灰色金属光泽的固体声音在其中的传播速率：（m/S）3350密度：4.81克/立方厘米。

柔性CZTSSe太阳电池的制备及性能研究

柔性CZTSSe太阳电池的制备及性能研究YAN Qiong;LI Hong-nan;LIN Xiao-yuan【摘要】采用溶液法及后硒化处理的方式在柔性钼衬底上制备铜锌锡硫硒薄膜,并通过XRD、EDS、Raman和SEM分析薄膜的结晶性、物相和形貌.研究金属成分含量对CZTSSe薄膜形貌的影响,最终在柔性衬底上制备出成分均匀可控、无二元或三元杂相、结晶致密连续的CZTSSe薄膜,并以此为基础制备结构为Mo/CZTSSe/CdS/i-ZnO/ITO/Ag的柔性太阳电池,得到的电池最高效率为3.83％.【期刊名称】《福建江夏学院学报》【年(卷),期】2019(009)003【总页数】9页(P110-118)【关键词】柔性薄膜太阳电池;铜锌锡硫硒;背接触;载流子输运【作者】YAN Qiong;LI Hong-nan;LIN Xiao-yuan【作者单位】;;【正文语种】中文【中图分类】TM914.4一、研究背景太阳能的开发与利用有助于应对能源短缺和环境污染这两大挑战，实现可持续发展，因此各国都在大力扶持光伏产业。

不同太阳能电池技术的光电转化效率发展历程如图1所示。

[1]其中，铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜太阳电池由于其组成元素地壳储量丰富、绿色环保、轻质、可柔性等优点而得到广泛关注。

相比于传统的刚性电池，柔性太阳电池具有材质柔软、质量轻、功率质量比高、生产过程能耗小、易于实现卷对卷大面积连续生产等优点，可望扩展太阳电池的应用领域。

采用能够耐受CZTS基薄膜整个制备过程并保持高转换效率的柔性背电极材料来制备柔性器件是一项有意义的工作。

近年来，CZTS基太阳电池在刚性衬底上的最高转换效率已达12.6%，而在柔性衬底上的最高效率仅为7.04%，因此需要进一步研究基于柔性衬底的CZTS基薄膜的成膜工艺，探究电池内载流子的输运机理，为提高电池效率提供实验数据和理论支撑。

本文围绕柔性CZTSSe太阳电池开展研究工作，采用溶液法及后硒化处理的方式在柔性钼衬底上制备CZTSSe薄膜，以此为基础制备柔性CZTSSe太阳电池并研究其光电性能。

后硒化法制备铜铟硒CIS太阳能薄膜的表征

条件来调制反应朝着所预期的方向发生，使反应尽
可能生成理想的产物。同时可使得一些在较低温度
条件下生成的，我们不希望某些中间产物（如Ｉｎ２Ｓｅ）
在某一衬底温度范围被反蒸发掉。１．２．２固态源后硒化的试验设备
利用图２所示的硒化炉来进行后硒化反应。硒
舟中放置固态硒，加热硒舟，使硒蒸发。由于真空室
置于管式炉内，使系统充满硒蒸汽。调节抽气控制阀
［８］ＪｉａｌｌｇＦａｎｇｄａｎ，ＦｅｎｇＪｉａｙｏｕ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｎＳｅ－［ｅｎｉｚａｔｉｏｎＰｒｏｃｅｓｓｏｆＭｅｔａｌｌｉｃＣｕ－ＩｎＡｌｌｏｙＰｒｅｃｕｒｓｏｒｓ［Ｊ］．ＴｈｉｎＳｏＩｉｄＦｉｌｍｓ，２００６，５１５（１０）：１９５０．１９５５．
用来调节真空系统的抽气速率，进而调节硒蒸汽压
强。实验中设定的硒化温度为４５０℃。
阀阔炉大进进抽机管自石气气气械式制英控气控泵电烧管制路制阻舟
图２硒化炉示意图自制烧舟结构如图３所示，首先在～扁平的石英管上放置溅射好的Ｃｕｌｎ金属预置层的基片，然后将其放人装有硒源的小石英管中，在将此小石英管放入尾部开一个小孔的较大的石英管中，最后将其烧舟放入封闭的大石英管中加热。加热时固态硒蒸
ＥＳＣＡＬＡＢ２５０生产厂商是：Ｔｈｅｒｍｏ－ＶＧＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，
产地美国。图７是ＣＩＳ薄膜的ｘＰＳ图样，表１是
ＸＰＳ测得的薄膜各种元素百分含量比Ｃｕ：Ｉｎ：Ｓｅ＝
１５．６２：１４．９５：２９．１２≈１：１：２，接近所需要的
ＣｕＩｎＳｅ２，与测定的ＣｕＩｎ金属预置层的Ｃｕ／Ｉｎ＝
０．５３５５相比，Ｉｎ的含量明显减少，经过分析知，在硒
硒化法制备ＣＩＳ吸收层是在热的作用下，Ｃｕ、Ｉｎ、ｓｅ３种元素进行化学反应的过程。化学反应本身是由参加反应的分子的内部化合键的特性决定的，而且在不同的工艺条件下（特别是温度条件）反应的进程会有所不同，生成的中间化合物的成分也

硒在锰电沉积过程中的作用与机制研究

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CIS以及CIGS太阳能电池板

✓ CIGS薄膜技术：单一相，结晶品质好
✓ 吸收层与金属有良好的欧姆接触，易制造
✓ CIGS足够的厚度，且厚度小于载子扩散长度
✓ CIGS为多晶结构，故要求缺陷少，降低再结合几率
✓ CIGS表面平整性好，促进良好接面状态
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CIGS太阳电池结构—缓冲层
缓冲层：CdS（与p-CIGS形成p-n结） CdS直接能隙结构，2.4eV CdS与CIGS晶格匹配性好，随CIGS内Ga增加，匹配性变差 CdS制造：化学水域法（chemical bath deposition, CBD） ➢ 将CIGS浸入60-80化学溶液中 ➢ 溶液成分：氯化盐（CdCl2，CdSO4等）、氨水（NH3）、硫脲
（SC（NH2）2） ➢ 方程式：
C d ( N H 3 ) 4 2 S C ( N H 2 ) 2 2 O H C d S H 2 H C N 4 N H 3 2 H 2 O
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CIGS太阳电池结构—缓冲层
水溶液对CIGS表面进行腐蚀清洗去除氧化层，特别是氨水氧化层去除，促进CdS薄膜生长研究发现：CdS-ZnS合金薄膜，能提高能隙宽度，提升电
吸收层CIGS(化学式CuInGase)是薄膜电池的核心材料，属于正方晶系黄铜矿结构。作为直接带隙半导体，其光吸收系数高达105量级(几种薄膜太阳能材料中较高的)。禁带宽度在室温时是1.04eV，电子迁移率和空穴迁移率很高。
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CIGS太阳电池结构结构：玻璃基板，钼，CIGS，CdS，ZnO CIGS：晶粒大小与制造技术有关，~1微米 CIGS缺陷：位错，孪晶等
In/Ga比的调整可使CIGS材料的带隙范围覆盖 1.0一l.7eV，CIGS其带隙值随Ga含量x变化满足下列公式其中，b值的大小为0.15一0.24eV

电沉积制备氧化亚铜

2021/4/9
图5显示的是具有不同的晶体习性的CU2O支晶的图像 a—立方晶体的（100）面生长 b—（111）面 c—（110）面平行与基底 d—截八面体晶体的（111）面平行于基底
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Figure 5 2021/4/9
经由添加物的复杂生长过程来构建的异质CU2O晶体学形态的电子扫描显微镜图像。a~c首先在能够稳定八面体习性的媒介上沉积三分钟支晶（1列），接着在稳定立方习性的新的媒介上进行填充过程，时间分别如各图上所示（列2~5)。d~f首先在能够稳定立方体习性媒介上沉积12分钟支晶（1列）接着在稳定八面体习性的新的媒介上进行填充过程，时间分别如各图上所示（列2~5)。晶体的(100) 面 (a, d), (111) 面 (b, e), (110)，以及面(c, f)平行于衬底（大小为1um）。
生长条件：恒定温度（60℃），恒定的CU2+浓度(0.02m)，恒流沉积（I=0.1 mAcm-2和0.3 mAcm-2。
结论：我们可以通过添加SDS以及控制沉积时间来构建异质CU2O晶体。
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Figure 2021/4/9 6.
实验装置
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装置：利用常规的三电极装置在0.005–0.04m Cu(NO3)2水溶液中进行氧化亚铜阴极沉积(2Cu2++H2O+2e→Cu2O+2H+) 对电极：通过溅射镀膜方法在清洁的玻璃面上先后镀上一层
Figure 3
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图4是关于图3的的电位— 电流表格其总结了电化学条件对支晶（△）和平面（◇）生长的影响。这里的电化学条件是直接改变电位或电流或间接通过改变温度和CU2+浓度的大小。

安徽庐枞矿集区沙溪斑岩型铜金矿床中硒、碲的赋存状态及富集规律研究

２０２４／０４０（０２）：０６６３０６７６ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ　岩石学报ｄｏｉ：１０．１８６５４／１００００５６９／２０２４．０２．１９张亮，王世伟，范裕等．２０２４．安徽庐枞矿集区沙溪斑岩型铜金矿床中硒、碲的赋存状态及富集规律研究．岩石学报，４０（０２）：６６３－６７６，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１０００－０５６９／２０２４．０２．１９安徽庐枞矿集区沙溪斑岩型铜金矿床中硒、碲的赋存状态及富集规律研究张亮１，２　王世伟１，２范裕１，２　周涛发１，２　许龙３　江涧３　王延明４　涂文传４ＺＨＡＮＧＬｉａｎｇ１，２，ＷＡＮＧＳｈｉＷｅｉ１，２，ＦＡＮＹｕ１，２，ＺＨＯＵＴａｏＦａ１，２，ＸＵＬｏｎｇ３，ＪＩＡＮＧＪｉａｎ３，ＷＡＮＧＹａｎＭｉｎｇ４ａｎｄＴＵＷｅｎＣｈｕａｎ４１合肥工业大学资源与环境工程学院，合肥工业大学矿床成因与勘查技术研究中心，合肥　２３０００９２安徽省矿产资源与矿山环境工程技术研究中心，合肥　２３０００９３安徽铜冠（庐江）矿业有限公司，合肥　２３１５６１４安徽省地质矿产勘查局３２７地质队，合肥　２３００１１１ＯｒｅＤｅｐｏｓｉｔａｎｄＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＣｅｎｔｒｅ（ＯＤＥＣ），ＳｃｈｏｏｌｏｆＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ２ＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＭｉｎｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ３ＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅＴｏｎｇｇｕａｎ（Ｌｕｊｉａｎｇ）ＭｉｎｉｎｇＣｏ，Ｌｔｄ，Ｈｅｆｅｉ２３１５６１，Ｃｈｉｎａ４Ｎｏ３２７ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＴｅａｍ，ＢｕｒｅａｕｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓｏｆＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｈｅｆｅｉ２３００１１，Ｃｈｉｎａ２０２３０８０６收稿，２０２３１０２２改回ＺｈａｎｇＬ，ＷａｎｇＳＷ，ＦａｎＹ，ＺｈｏｕＴＦ，ＸｕＬ，ＪｉａｎｇＪ，ＷａｎｇＹＭａｎｄＴｕＷＣ２０２４ＯｃｃｕｒｒｅｎｃｅｓｔａｔｅｓａｎｄｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｅｎｉｕｍａｎｄｔｅｌｌｕｒｉｕｍｉｎＳｈａｘｉｐｏｒｐｈｙｒｙｃｏｐｐｅｒｇｏｌｄｄｅｐｏｓｉｔｉｎＬｕｚｏｎｇａｒｅａ，ＡｎｈｕｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｉｎａ．ＡｃｔａＰｅｔｒｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，４０（２）：６６３－６７６，ｄｏｉ：１０．１８６５４／１００００５６９／２０２４．０２．１９ＡｂｓｔｒａｃｔＳｅｌｅｎｉｕｍａｎｄｔｅｌｌｕｒｉｕｍａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｔｒａｔｅｇｉｃｋｅｙｍｅｔａｌｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍｏｄｅｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙａｎｄｎａｔｉｏｎａｌｄｅｆｅｎｓｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｈｅｓｅｔｗｏｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｕｓｕａｌｌｙｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｆｏｒｍｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｄｅｐｏｓｉｔｓ，ａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｌｙｍｏｓｔｏｆｓｅｌｅｎｉｕｍａｎｄｔｅｌｌｕｒｉｕｍｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄｃｏｍｅｆｒｏｍｐｏｒｐｈｙｒｙｃｏｐｐｅｒｇｏｌｄｄｅｐｏｓｉｔｓＴｈｅＭｉｄｄｌｅＬｏｗｅｒＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＶａｌｌｅｙＭｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｏｒｐｈｙｒｙａｎｄｓｋａｒｎｃｏｐｐｅｒｇｏｌｄｄｅｐｏｓｉｔｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｓｉｎｔｈｅｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａＰｒｅｖｉｏｕｓｓｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅａｓｓｏｃｉａｔｅｄｋｅｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｓｋａｒｎｄｅｐｏｓｉｔｓｉｎｔｈｅｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔ，ｂｕｔｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ，ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｎｄｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｋｅｙｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｐｏｒｐｈｙｒｙｄｅｐｏｓｉｔｓｉｎｔｈｅｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔｈａｖｅｎｏｔｂｅｅｎｐａｉｄｍｕｃｈａｔｔｅｎｔｉｏｎＴｈｉｓｗｏｒｋｔａｋｅｓｔｈｅＳｈａｘｉｐｏｒｐｈｙｒｙｃｏｐｐｅｒｇｏｌｄｄｅｐｏｓｉｔｉｎｔｈｅｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｔｏｄｉｓｃｕｓｓｔｈｅｓｅｐｒｏｂｌｅｍｓＢｙｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙｃｏｌｌｅｃｔｉｎｇｒｏｃｋｏｒｅｓａｍｐｌｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｐｔｈｓａｎｄｔｙｐｅｓｏｆｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔ，ａｎｄｔｈｒｏｕｇｈｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ，ｗｈｏｌｅｒｏｃｋｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎａｌｙｓｅｓ，ＴＩＭＡ，ＬＡＩＣＰＭＳｔｒａｃｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｅｓｔａｎｄｏｔｈｅｒａｎａｌｙｔｉｃａｌｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｉｔｓｋｅｙｍｅｔａｌｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｅｌｅｎｉｕｍａｎｄｔｅｌｌｕｒｉｕｍｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｏｆｓｅｌｅｎｉｕｍａｎｄｔｅｌｌｕｒｉｕｍｈａｖｅｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔＴｈｅｒｅｉｓａｎｏｂｖｉｏｕｓｐｏｓｉｔｉｖｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｅｔｗｏｅｌｅｍｅｎｔｓｗｉｔｈｔｈｅｍａｉｎｏｒｅｆｏｒｍｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｃｏｐｐｅｒＴｈｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｒｅｓｅｒｖｅｓｏｆａｓｓｏｃｉａｔｅｄｓｅｌｅｎｉｕｍａｎｄｔｅｌｌｕｒｉｕｍｍｅｔａｌｓｉｎｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔａｒｅａｂｏｕｔ１１９６ａｎｄ９６６ｔｏｎｓｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｏｆｗｈｉｃｈｔｈｅｓｅｌｅｎｉｕｍｒｅｓｅｒｖｅｒｅａｃｈｅｓａｌａｒｇｅｓｃａｌｅｗｉｔｈｓｏｍｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｓｅＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｏｔｈｅｒｔｙｐｉｃａｌｐｏｒｐｈｙｒｙｓｋａｒｎｄｅｐｏｓｉｔｓｉｎｔｈｅｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｂｅｌｔ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆＳｅａｎｄＴｅｉｎＳｈａｘｉｐｏｒｐｈｙｒｙｄｅｐｏｓｉｔｓａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｏｗｅｒ，ｗｈｉｃｈｍａｙｂｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｄｅｅｐｍｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃｍａｇｍａｓＩｎｔｈｉｓｄｅｐｏｓｉｔ，ｏｖｅｒ９１６４％ｓｅｌｅｎｉｕｍａｎｄ８７４８％ｔｅｌｌｕｒｉｕｍｅｘｉｓｔａｓｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｍｉｎｅｒａｌｓＴｈｅｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｒｕｌｅｓｏｆｓｅｌｅｎｉｕｍａｎｄｔｅｌｌｕｒｉｕｍｉｎｃｏｐｐｅｒｇｏｌｄｏｒｅｂｏｄｉｅｓｉｎＳｈａｘｉｄｅｐｏｓｉｔａｒｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｍａｉｎｏｒｅｆｏｒｍｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｃｏｐｐｅｒａｎｄｇｏｌｄＴｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｏｘｙｇｅｎｆｕｇａｃｉｔｙｄｕｒｉｎｇｆｌｕｉｄｍｉｘｉｎｇｍａｙｂｅｔｈｅｍａｉｎｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｔｈｅｓｅｌｅｎｉｕｍａｎｄｔｅｌｌｕｒｉｕｍＫｅｙｗｏｒｄｓＳｅｌｅｎｉｕｍａｎｄｔｅｌｌｕｒｉｕｍ；Ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｓｔａｔｅｓ；Ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；Ｐｏｒｐｈｙｒｙｃｏｐｐｅｒｇｏｌｄｄｅｐｏｓｉｔ；ＴｈｅＭｉｄｄｌｅＬｏｗｅｒ本文受国家自然科学基金项目（９１９６２２１８、４１７０２０７１）和国家重点研发计划项目（２０２２ＹＦＣ２９０３５０３）联合资助第一作者简介：张亮，男，１９９８年生，博士生，地质学专业，Ｅｍａｉｌ：１５２９２５５４１６＠ｑｑｃｏｍ通讯作者：王世伟，男，１９８５年生，副教授，矿物学、岩石学、矿床学专业，Ｅｍａｉｌ：ｓｗｗａｎｇ８７＠ｈｆｕｔｅｄｕｃｎＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＶａｌｌｅｙＭｅｔａｌｌｏｇｅｎｉｃＢｅｌｔ摘　要硒和碲是重要的战略性关键金属，在现代工业和国防建设中有着广泛的应用。

CIGS电池技术分析

CIGS电池技术分析本文主要阐述铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池的研究进展，概述了CIGS薄膜太阳能电池的薄膜构成及特性。

介绍了CIGS薄膜吸收层的制备技术，如多元共蒸发法、溅射后硒化法及缓冲层的制备技术。

1、CIGS薄膜太阳电池的结构及性能特点CIGS是一种半导体材料，是在通常所称的铜铟硒(CIS)材料中添加一定量的ⅢA族Ga元素替代相应的In元素而形成的四元化合物。

鉴于添加Ga元素后能适度调宽材料的带隙，使电池的开路电压得到提高，因此，近年来CIGS反而比CIS更受关注。

本文中描述的CIGS和CIS将具有同等意义。

单晶硅、多晶硅以及非晶硅属于元素半导体材料，尤其单晶硅，在电子、信息科学领域占据着不可撼动的地位，作为硅太阳电池，只是它诸多的重要应用之一。

与硅系太阳电池在材料性质上有所不同的是，CIGS属于化合物半导体范畴。

固体物理学的单晶硅金刚石型晶体结构和CIGS黄铜矿型晶体结构如图1所示。

图1：:晶硅金刚石结构和CIGS黄铜矿结构太阳电池的基本原理是光生伏特效应:光照下，pn结处的内建电场使产生的非平衡载流子向空间电荷区两端漂移，产生光生电势，与外路连接便产生电流单结CIGS薄膜太阳电池的基本结构由衬底、背电极层、吸收层、缓冲层、窗口层、减反层、电极层组成。

典型的CIGS薄膜太阳电池的结构为:Glass/Mo/CIGS/ZnS/i-ZnO/ZAO/MgF2，如图2所示。

图2CIGS是一种直接带隙材料，对可见光的吸收系数高达105(cm-1)，优于其他电池材料。

对比图3中的各种薄膜电池材料吸收系数的曲线，可知CIGS材料的吸收系数最高。

CIGS薄膜电池的吸收层仅需1～2mm厚，就可将阳光全部吸收利用。

因此，CIGS最适合/做薄膜太阳电池，其电池厚度薄且材料用量少，大大降低了对原材料的消耗，减轻了In等稀有元素的资源压力。

除了材料上的有点之外，CIGS薄膜太阳能电池还具有抗辐射能力强、发电稳定性好、弱光发电性好、并且转换效率是薄膜太阳能电池之首，目前室内转换效率可达20%。

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的 !"#$%&’ ( 测定 ) 化学药品的纯度：*$*+, 为 --./0 ， 12*+3 和 45*+3 为 --.--0 ， 678, 为 --0 ， 9:*+ 为 -;0 ，氨基磺酸为 --.;0 ，邻苯二甲酸氢钾为均为国产商品 ) 电解池为常规的三电极结 --.<0 ，构，饱和甘汞电极（ 6*>）为参比 &= 片作为辅助电极，电极，普通钠钙玻璃上用直流溅射法沉积约 ? ! @的大小为 , #@ B 3 #@) 先将 A"C A" 衬底作为工作电极，玻璃衬底用清洗剂进行超声波清洗，再用去离子水进行超声波清洗，放入 ?// @9 的电解质溶液中，然后在室温下，没有搅拌的条件下开始电沉积，沉积电位均为 D /.E F （相对于饱和甘汞电极%6*>），时间取出后用去离子水冲洗吹干 ) 溶液主要成 ?,/ @:2，分如表 ? 所示，其中 G 为电沉积贫 *$ 薄膜的溶液，是本研究小组经大量实验优化的配方； H 为富 *$ 薄膜的溶液 )
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膜，材料利用率可高达 );: ，设备简单，是进一步降低成本的有效途径，成为产业化发展的一个重要方向 4 目前，研究较多的是 +,-.23& 薄膜（即 ! L #），且多数都是富 +, 的，即原子比 +,5 （ -. 6 01）9 %，而 +-02 的研究则较少 4 我国也有几个单位在进行电沉
表? 溶液 G
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3 . 结果与分析
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硒化前后电沉积贫铜和富铜的 !" （ #$% & ! ’( ! ） )*+ 薄膜成分及结构的比较 !
敖建平! 杨亮闫礼孙国忠何青周志强孙云
（南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室，天津（&##’ 年 ( 月 ) 日收到； &##’ 年 ) 月 * 日收到修改稿） "###$%）
合剂 4 但是，富 +, 薄膜中存在电阻率很低的 +, ! 23 杂相，不能直接用于制备电池 4 通常采用两种方法对富 +, 的预置层进行处理，一是在硒化处理的同时沉积少量的 -.，与 +, ! 23 反应生成贫 +, 的 01 和 23，制备的电池效率达到 %;8*: +-02 薄膜，
［"—;］积 +-02 薄膜的研究，主要采用柠檬酸盐作为络
& 8 实验方法
采用恒电位一步电沉积法制备 +-02 预置层，由溶液由 +,+D& ， +O-((#+ 电化学工作站控制， -.+D" ，加入 #8&"( BED ・Q / % 的 QC+D 作 01+D" 和 O& 23P" 组成，为支持电解质，以氨基磺酸和邻苯二甲酸氢钾作为由 21RSERC,T GO 缓冲剂控制溶液的 GO 值为 &8*—&8$，
［?3］ / 与温度 " （^）的关系为自由焓 "!（ [ \]C@"+） / "!（ [ *$4567, ） L D ,,J ) EK ( / ) /J,, " ， / "!（ [ *$1267, ） L D ,?< ) /; ( / ) /J3- " ，
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采用电沉积法获得了接近化学计量比的贫铜和富铜的 +, （ -.% / ! 01 ! ）预置层，研究比较了两种预置层 23（ & +-02）及其硒化处理后的成分和结构特性 4 得到了明确的实验证据证明，硒化后富铜薄膜中的 +,! 23 相会聚集凝结成结晶颗粒分散在表面 4 研究表明：在固态源硒化处理后，薄膜成分基本不变；当预置层中原子比 +,5 （ -. 6 01） 7 %8% 时，硒化后薄膜表面存在大量的裂纹；而当 +,5 （ -. 6 01） 9 %8& 时，可以消除裂纹的产生，形成等轴状小晶粒；富铜预置层硒化时蒸发沉积少量 -.，电池效率已达到 (8’: ；而贫铜预置层硒化后直接制备的电池效率大于 01 和 23 后，值得进一步深入研究 4 &: ，
带隙为 ?./J 7F，也可以得到 ?J0 以层是 *16 材料，［?,］上效率的电池 ) 从表 , 中可以看出，贫 *$ 预置层中 *$C （ 12 ( 45）（ 12 ( 45） L /.K;—/.-?， 45C L /.?,— 符合制备高效电池的要求，只是 45 的含量有 /.3K，时候偏低；而富 *$ 预置层中 ?./ Z *$C （ 12 ( 45）Z 不能直接用来制备电池 ) 从表 , 中还可以看出， ?.,，室温 45 含量的变化范围比较大 ) 经反复实验发现，随着温度的的变化对薄膜中 45 的含量影响很大，增加，含量增加较多，相应地含量下降，因此 45 12 对 45C （ 12 ( 45）比的影响较大 ) *$ （ 12， 45） 67, 实际上就是 *$1267, 和 *$4567, 的固溶体，它们的标准生成
时硒源温度 ,J/M 、衬底温度 ;;/M ) 薄膜的成分和结构采用 &525+N=:#5+ 公司的（PQR）和 PS&7T= &T" 型 P 射 &O,J/3 型 P 荧光光谱仪线衍射仪（PQ!）分析 ) 薄膜的表面形貌及局部成分用 ’:=5#U:V 公司 6%J<// 场发射扫描电镜及其附带的 >!P 分析 ) 将硒化处理后的 *146 薄膜制备成太阳电池 ) 电池结构为：玻璃 CA"C41*6C*W6C:%X28C X28： G+CY:%G+ ) 用普通钠钙玻璃作为衬底，直流溅射法沉积 ? ! @的 A" 导电层作为背电极 ) *W6 缓冲层用化学水浴法制备，厚度为 3/—;/ 2@；本征 X28 层采用高纯度的厚度为 ;/—</ 2@ X28 靶材使用交流磁控溅射制备，膜；低阻 X28： G+ 层采用掺杂 ,0 G+, 83 的 X28 靶进行直流磁控溅射制备，厚度为 ,//—3// 2@；最后真空蒸镀 Y:CG+ 栅电极 ) 电池参数在室温、标准光谱为辐照强度为 ?/// OC@, 的条件下进行测试 ) GA?.;、