【摘 要】
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低带隙、富硒、贫硫的 Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)吸收层薄膜凭借材料本身较低的缺 陷浓度,一直比单纯的 Cu2ZnSnS4(CZTS)和 Cu2ZnSnSe4(CZTSe)吸收层材料在器件光电转换 效率方面占有很大的优势.CZTSSe 吸收层薄膜的制备工艺一般是在 CZTS 薄膜的硒/硫化的 基础上进行.然而,一般的硒化过程使薄膜容易生成硒化物组分并且流失,严重影响 CZTSSe
【机 构】
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华南理工大学化学与化工学院,广东广州,510640;岭南师范学院物理科学与技术学院,广东湛江,524048
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低带隙、富硒、贫硫的 Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)吸收层薄膜凭借材料本身较低的缺 陷浓度,一直比单纯的 Cu2ZnSnS4(CZTS)和 Cu2ZnSnSe4(CZTSe)吸收层材料在器件光电转换 效率方面占有很大的优势.CZTSSe 吸收层薄膜的制备工艺一般是在 CZTS 薄膜的硒/硫化的 基础上进行.然而,一般的硒化过程使薄膜容易生成硒化物组分并且流失,严重影响 CZTSSe 薄膜的组分均匀性.而 RTP 硒化法升温速率快,容易越过硒化物组分的生成温度,使均一组 分 CZTSSe 薄膜晶体的高温生长成为可能[1].在目前可行的 RTP 硒化法中,相对于一般在硒 气氛下的 CZTS 薄膜硒化工艺,顶层预制硒薄膜的石墨盒硒化工艺具有抑制薄膜组分溢出的 作用.本文利用化学溶液法,以具有较强硒溶解能力的乙二硫醇-乙二胺混合液为溶剂制备 硒溶胶[2],通过旋涂-烘烤的方法制备硒薄膜,来代替原料利用率低的蒸镀法.结果 显示,CZTS 前驱薄膜经过硒膜在顶层的旋涂烘烤后,薄膜的裂纹由于硒液的流入而减少,薄膜表 面由于硒膜烘烤过程中发生的再熔现象,原来的细微孔洞结构逐渐消失,表面趋于平滑.并 且,原先裂纹处在涂硒 RTP 硒化以后,出现了大晶粒沿原先裂纹贯穿整个薄膜生长的现象. 另外,在通过旋涂的硒膜 RTP 硒化以后,CZTS 薄膜呈现出与传统石墨盒-硒粉 RTP 硒化工艺 得到的 CZTSSe 相似的形貌,即上层大晶粒、下层小晶粒的薄膜结构[3].由此看出,顶层涂 硒的石墨盒 RTP 硒化工艺的应用,不仅实现了 CZTS 薄膜的顶层致密化、裂缝修补以及膜层 的大晶粒生长,而且能代替热蒸发制备硒膜的工艺,提高硒元素的利用率.
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