pH值对电沉积CuInSe_2薄膜的组份、结构及光电性能的影响

膜 太 阳能 电池 的实验 室效 率 已突破 １ ． ９９ ％ ．中试
王 信 春 王 广君 庞 山 万绍 明 张 兴 堂 杜 祖 亮
ｆ 南大 学特 种 功 能材 料教 育部 重 点 实验 室 ， 河 开封 ４ ５０ ） ７０ ４
摘 要 ： 文 采 用 一 步 恒 电位 沉 积 法 在 铟 锡 氧 化 物 ｆｒ ） 底 上 制 备 Ｃ ＩＳ 膜 ， 究 了沉 积 过 程 中 不 同 的 离 子 浓 度 配 比及 ｐ 本 ｒ０ 基 ｕｎ ｅ 薄 研 Ｈ 值 对 Ｃ ＩＳ， 结 构 性 能 的 影 响 利 用 扫 描 电 子 显 微 镜 （Ｅ 、 ｕｎ ｅ 膜 Ｓ Ｍ１Ｘ射 线 能谱 仪ｆＤ ） Ｘ 射 线 衍 射 仪 （Ｒ ） 究 了 薄 膜 材 料 的结 Ｅ Ｓ及 ｘ Ｄ研 构 性 能 ， 果 发 现 ｐ 值 对 薄 膜 的 化学 成 份 、 面 形 貌 、 格 结 构 都 有 显 著 影 响 ， 过 控 制 合 适 的 浓 度 及 酸 度 分 别 制 备 了高 质 量 结 Ｈ 表 晶 通 富 铟 与 富铜 薄 膜 利 用 表 面 光 电 压ｆＰ １ 术 分别 对 富 铟 与 富 铜 薄 膜 的 光 电 分 离 特 性 进 行 了研 究 。 果 发 现 富 铟 薄 膜 具 有 很 强 Ｓ Ｓ技 结 的光 电 响应 ： 富铜 薄 膜 由 于 Ｃ ．ｅ 的存 在 ， 薄 膜 中形 成 了新 的 界 面 ． 而 ｕＳ 相 在 电子 一 穴 对 在其 界 面 处 因 捕 获 而 发 生 复 合 ， 而 导 空 从 致 其 光 电响 应 的强 烈 降 低 所 得 到 的结 果 为 提 高 铜 铟 硒 薄 膜 的 光 电 效 率 提供 了有 价 值 的新 思 路
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｕ ｎ ｅ ｉ ｌ ｅ ｅ ｐ ｅ ａ ｅ ｙ ｏ ｅ ｓｅ ｏ ｅ ｔ ｓａ ｉ ｌｃ ｒ ｄ ｐ ｓｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，Ｃ ｌ Ｓ ｚ ｈ ｎ ｆ ｍｓ ｗ ｒ ｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｎ —ｔ ｐ ｐ ｔｎ ｉ ｔ ｔ ｅ ｅ ｔｏ ｅ ０ ｉ ｏ ｔ ｏ ｎ ｔ ｉ ｏ ｃ ｉ
（９９ ％ ， ９ ．９ 成都 市科 龙 化 工有 限公 司）实验 用水 为 自 ：
制 三次 蒸馏 水
ｆ） 器 ：恒 电位 仪 为 Ｐ ．２型 恒 电位／ 电 流 ２仪 Ｓ１ 恒 仪 ｆ 京 中腐 防蚀 工 程 技 术 有 限 公 司１退 火 所 用 的 北 ：
实 验装 置 为水 平硅 碳棒 恒 温管式 炉 ｆ 海意 丰仪 器 上
ｓ ｉ ｉ ｔ ｃｒｔ ｎ ｒｓ ｌ ｔ ｃｕｅ ｅｅｃ ａａ ｔｒ ｅ ｙｓａ ｎｎ ｌｃ ｏ ｃｏｃｐ Ｓ Ｍ）Ｘ ｒｙｅ ｅｇ ｔ ｃ ｏ ｒ ｉ ａ ｄｃｙｔ ｒ ｔｒ ｒ ｈ ｒｃｅｉ ｄｂ ｃｎ ｉｇｅｅｔ ｎｍｉ ｓｏ ｙ（Ｅ ， — ｎ ｒ ｏ ｈ ｍｅ ｉ ａ ｏ ａｓ ｕ ｗ ｚ ｒ ｒ ａ ｙ ｄｓｅｓ ｅｓｅｔ ｓｏ ｙ（ Ｄ ） ｎ — ｙｄｆａｔ ｎ（ Ｒ ） ｅｐ ｃ ｖ ｌ． ｈ ｓｌ ｈ ｗ ｄｔａ ｐ ａ ｅｈ ｖ ｉ ｒｉ ｐ ｃｒ ｃｐ Ｅ Ｓ ａ ｄＸ ｒ ｉｒｃｉ Ｘ Ｄ ｒｓｅｔ ｅ Ｔ ｅｒ ｕｔ ｓｏ ｅ ｔ Ｈ ｖｌ ａｅａ ｐ ｖ ｏ ａ ｆ ｏ ｉ ｙ ｅ ｓ ｈ ｕ
关 键 词 ： ｕｎ ｅ ； 铜 ；富铟 ；电 沉 积 ； 阳能 电 池 Ｃ ＩＳ ２ 富 太
中 图分 类号 ： ４ ４１ ０ ８．
文献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：１０ —８ １ ０ １１ —４ ７０ ０ １４ ６ （ １）２２ ３ —６ ２
Ｉ ｐ ｃ ｆｐ Ｖａｕ ｎ Ｃｏ ｐ ｓｔ ｎ Ｓ ｒ ｃ ｕ ｅａ ｄ Ｐｈ ｔ － ｅ ｔｉ ｍ ａ ｔｏ Ｈ ｌ ｅｏ ｍ ｏ ｉ ｏ ， ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｏ ｏ Ｅｌｃｒｃ ｉ
通 讯 联 系人 。Ｅ ｍ ｉ：ｄ ｅｕｅｕａ — ａｌｚ ＠ｈｎ ． ． ｌ ｄ ｎ
２ ３ ４８
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第 ２ ７卷
Ｃ ｌＳ Ｉ） 一 种三 元 Ｉ． Ⅵ族 化 合物 直 接 ｕｎ ｅ Ｃ Ｓ是 （ Ⅲ一 带 隙半 导体 材料 ．具 有 高达 １５ ｍ 的可 见光 区吸 Ｏｃ
ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｍｐ ｃ ｎ ｔ ｅ ｓ ｒ ｃ ｒ ｈ ｌ ｇ 、 ｈ ｍｉａ ｏ ｏ ｉ ｏ ｃ ｙ ｔ ｌ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ ｓ ｈ ｎ ｆ ｍｓ ｉｈ ｉｎ ｆ ａ ｔ ｉ ａ ｔ ｏ ｈ ｕ ａ ｅ ｍｏ ｏ ｏ ｃ ｅ ｃ ｌ ｃ ｍｐ ｓ ｉ ｎ、 ｒ ｓａ ｔ ｔ ｒ ｆ ｔ ｅ ｅ ｔ ｉ ｌ ，ｈ ｇ — ｉ ｆ ｐ ｙ ｔ ｕ ｉ ｑ ａ ｉ ｈ ｎ ｆ ｍｓ ｗ ｔ ｎ ｉ ｍ－ｉｈ ｏ ｏ ｐ ｒｒｃ ａ ｅ ｂ ｅ ｒ ｐ ｒ ｄ ｂ ｏ ｔｏｌ ｇｔ ｅ ａ ｐ ｏ ｒａｅ ｃ ｎ ｅ ｔａ ｉｎ ｕ ｌ ｙ ｔ ｉ ｌ ｉ ｉ ｄ ｕ － ｃ ｒｃ ｐ ｅ ・ｉｈ ｈ ｖ ｅ ｎ ｐ ｅ ａ ｅ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｐ ｒ ｐ ｉｔ ｏ ｃ ｎ ｒｔ ｔ ｉ ｈ ｒ － ｉ ｈ ｏ ａ ｄ ａ ｉ ｉ ． ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｈ ｐ ｏ ｅ ｅ ｔ ｃ ｌ ｓ ｐ ｒ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｏ ｕ ｒ ｈ ａ ｄ Ｉ —ｉ ｈ Ｃ Ｉ Ｓ ２ｔ ｉ ｌ ｙ ｎ ｃｄ ｔ Ｗ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｔ ｅ ｏ ｔ— ｌｃ ｒ ａ ｅ ａ ａｉ ｒ ｐ ｒｉ ｆＣ －ｉ ｎ ｎ ｒ ｕ ｎ ｅ ｈ ｎ ｆ ｍｓｂ ｙ ｉ ｏ ｅ ｃ ｃ ｉ
第 ２ ７卷 第 １ ２期 ２１年 １ ０１ ２月
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Ｖｏ ．７ Ｎｏ１ １２ ．２
Ｃ ＮＥＳ ＯＵＲＮＡ ＮＯＲＧＡＮ Ｃ Ｃ ＭＩＴ ＨＩ ＥＪ Ｌ ＯＦ Ｉ Ｉ ＨＥ Ｓ ＲＹ
２ ７ ２４ ４３ ４２
ｐ 值对 电沉积 Ｃ ＩＳ２ Ｈ ｕｎ ｅ 薄膜 的组份 、 结构 及光 电性能的影响
Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆＥｌｃ ｒ ｄｅ ｓｔ ｄ Ｃｕｌ ｏ ｒ ｉｓ ｏ ｅ ｔ ｏ ｐｏ ｉｅ ｎＳｅ ｉ ｌ ｓ ２Ｔｈ ｎ Ｆｉ ｍ
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收 系 数 。这是 目前 为止 所 有 半 导 体 材 料 中 的最 高
酸 ｆ 纯 ， 津市 巴斯夫 化 工 有 限公 司）柠檬 酸钠 分析 天 ； ｆ 析 纯 ，天 津 市 巴 斯 夫 化 工 有 限 公 司） 分 ：氯 化 钾
ｆ９５ ， 天 津 市 德 恩 化 学 试 剂 有 限 公 司 ） 硒 粉 ９ ．％ ：
镜 （ Ｍ） ＪＭ５ ０ Ｖ型 扫 描 电镜ｆ Ｓ Ｅ 为 Ｓ ６ ０Ｌ 日本 电子 株 式 会社 Ｊ Ｏ ｔ 司） Ｅ ＬＬｄ公 ：紫外 一 可见 一 红外 分 光光 度 近 计 为 Ｃ ｒ ０ ０型ｆ 国 Ｖ ｒ ｎ公 司）表 面光 电压 谱 ａｙ５ ０ 美 ａｉ ａ ： ｆ Ｓ为 Ｓ ８ ０型光 电压 谱 仪（ 国 Ｓａｆｒ 司１ Ｓ ） Ｒ３Байду номын сангаасＰ 美 ｔ ｏｄ公 ｎ 。 １ ． 薄膜 的 制备 ２ 采用 三 电极 恒 电位 体 系 ： ｔ Ｐ 网为 对 电极 ，导 电
ｅｅ ｔｏ — ｏｅ ｐ ｉ ｅ ｏ ｉｅａ ｅｉｔｒ ｃ ｗｉｇｔ ｈ ａ ｔ ｒ， ｅｕｔｉ ｔ ｎ ｅ ｒｓｉｎ ｏ ｐ ｏｅｅ ｔ ｃ ｌ ｌｃｒｎｈ ｌ ａｒ ｒｃ ｍｂ ｎ ｔ ｈ ｎｅ ａ ｅ ｏ ｎ ｏｔ ｅｃ ｐｕ ｅ ｒｓ ｌ ｎ ａｓｒ ｇ ｄ ｐ ｅ ｓｏ ｆｏ ｔ—ｌｃｒ ａ ｓ ｔ ｆ ｏ ｉ
ｔｅｉｄｕ ｎｏｉｅ （ Ｏ ｓｂ ｔ ｔ ， ｅｒｓａｃ ｅ ｅｅ ｅ ｔ ｆｈ ｉｅｅ ｔ ｅ ｏｉｏ ｏ ｃｎｒｔ ｎｒｔ ｎ ｈ ｉｍ ｔ ｘｄ Ｉ ） ｕ ｓ ａｅ ｗ ｅｅ ｒｈ ｄｔ ｆ ｃ ｏ ｅｄｆ ｒｎ ｄｐ ｓ ｉｎｃｎ ｅｔ ｉ ｉ ａ ｄ ｎ ｉ Ｔ ｒ ｓ ｈ ｆ ｔ ｆ ｔ ａｏ ａ ｏ
ｒ ｓ ｏ ｓ Ｄｕ ｏ ｈ Ｃｕ Ｓ ｐ ａ ｅ ｘｓ ｉ ｔ ｅ ｅ ｏ ｅ －ｉ ｈ ｉｌ ，ｗｈ ｃ ｏ ｗ ｎ ｅ ａ ｅ ｎ ｈ ｆｌ ， ｅ ｐ ｎ ｅ； ｅ ｔ ｔ ｅ — ｅ ｈ ｓ ｅ ｉｔ ｎ ｈ ｓ ｃ ｐｐ ｒｒｃ ｆ ｍｓ ｉ ｈ ｆ ｒ ａ ｎｅ ｉ ｔ ｒ ｃ ｉ ｔ ｅ ｉ ｍｓ ｍ ｆ
ｔｅｓｒ ｃ ｈｔｖ ｈ ｇ ｐ ｃ ｏｃｐ （Ｐ ）ｔｅｒｓｌ ｈｗ ｄｔａ ｉｄｕ ｒ ｈｆｍ ｈ ｓａｓ ｏｇｏｔ—ｌｃ ｃｌ ｈ ｕ ａｅｐ ｏｏｏ ａ ｅｓｅ ｔ ｓｏ ｙ Ｓ Ｓ，ｈ ｕｔ ｓｏ ｅ ｔ ｎ ｉｍ— ｃ ｌ ａ ｔ ｎ ｐｏｅ ｔ ａ ｆ ｒ ｅ ｓ ｈ ｉ ｉ ｒ ｅｒ ｉ
值 ＿］ 晶体 属 四方 晶 系具 有 黄 铜 矿 结 构 ． ｌ： ＿其 ２ 与标 准 的 化 学 计 量 比相 比其 组 分 的化 学 计 量 比可 容许 约 ５ １ ｍｏ％的偏 离 ， 这使 其带 隙 可在 较大 范 围调 控 ： 同时
Ｃ ｌＳ， 具 有 优异 的结 构 和 光稳 定 性 以及 高 的 光 ｕｎ ｅ 还
ｒ ｐｏｎｓ ｅｓ ｅ．
Ｋｅ ｒ ｓ ｕ ｎ ｅ； ｉｈ－ ｕ ｒ ｈ－ ； ｌ ｃｒ ｄ ｐ ｓ ｉｎ ｓ ｌ ｒｃ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｃ ｌ Ｓ ２ ｒ － ； ｉ － ｅ ｅ ｔｏ ｅ ｏ ｉ ｏ ； ｏ ａ ｅｌ ｃ Ｃ ｃ Ｉ ｎ ｔ