CuGaSe_2：Ge中间带半导体材料的制备及特性研究

【摘要】中间带太阳电池是一种高效率、低成本的新概念太阳能电池,它可以充分利用太阳光谱中的红外光子能量,其理论极限效率高达63.2%。铜基CuGaSe2化合物,带隙非常接近中间带基质材料的最理想值,而且吸收系数大,缺陷容限高,常被用作高效率薄膜太阳电池的吸收层,是较为理想的中间带基质材料。目前,最高效率的铜基薄膜太阳电池的效率已达到20.8%,但也只是利用了太阳光光谱能量中的一部分,若在铜基吸收层中引入中间带则可有效地利用太阳光光谱能量,提高效率。本文创新性的将CuGa0.75Geo.25Se2(CGGS)四元化合物靶材溅射在钠钙玻璃上,后经进一步退火处理,从而制备出不同衬底温度下不同成分的CuGaSe2:Ge薄膜。通过使用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对CuGaSe2:Ge薄膜的晶体结构及表面形貌进行了表征,并采用紫外—可见分光光度计对CuGaSe2:Ge薄膜的光吸收特性、光反射特性和光透射特性进行分析。研究表明,使用PLD脉冲激光溅射仪制备出的CuGaSe2:Ge薄膜其结晶度高、表面平整；随着衬底温度的升高,CuGaSe2:Ge薄膜的特征峰(112)晶相衍射峰结晶也随之变强,当衬底温度为500℃时,(112)晶相衍射峰占总峰强之比最大；随着Ge含量的增加,CuGaSe2:Ge薄膜的光学禁带宽度将会减小；在CuGaSe2中掺杂Ⅵ族元素Ge,光子吸收能量分别为0.89eV和0.71eV,禁带宽度为1.60eV,能够形成中间带,可以实现对太阳光光谱能量的充分利用,提高转换效率。
【作者】郑平平；
【导师】丁铁柱；
【作者基本信息】内蒙古大学，物理学，2014，硕士
【关键词】PLD；CuGaSe2；Ge薄膜；中间带；禁带宽度；

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