反应溅射沉积Zn(O,S)薄膜的全成分调控和光学性能修饰（英文）

作者：黄星烨; 韩钰; 赵笑昆; 陈静允; 范子超; 孙祺; 林舒平; 钟大龙; 温思同; 李博研^*

来源：材料导报, 2023, S1: 40-44.

• 氧硫化锌
• 铜铟镓硒
• 磁控溅射
• 光学带隙

在传统的CIGS薄膜太阳能电池中，CdS薄膜通常起到缓冲层的作用，但Cd有毒且不环保。无镉缓冲层的研究对于提高CIGS电池的环保性具有重要的现实意义。本工作采用射频反应磁控溅射制备Zn(O,S)薄膜，并研究了薄膜的成分、表面形貌、光学带隙与溅射气氛中氧含量之间的关系。将Ar/O2流量从0.5 sccm增加到8 sccm时，薄膜中的S含量从82%降低到13%。随着溅射气氛中O含量的增加，Zn(O,S)薄膜的O1s结合能从O-Ⅲ(～532 eV)逐渐向O-Ⅰ(～530 eV)移动，薄膜中的S含量逐渐降低的同时出现了S6+和S4+。表面形貌表征表明Zn(O,S)可以在CIGS吸收层表面形成致密覆盖。光学带隙具有弯曲特性且在3.07～3.52 eV可调，在S/(O+S)比为56%时获得了3.07 eV的最小光学带隙值。以溅射法Zn(O,S)作为缓冲层制备的CIGS太阳能电池的转换效率为10.19%,且对光浴处理不敏感。溅射制备的Zn(O,S)薄膜促进了CIGS太阳能电池的工业化应用。

• 单位
  北京低碳清洁能源研究院