CuInSe2系粉体材料的研究现状与展望.doc

Forpersonaluseonlyinstudyandresearch;mercialuse《粉体工程与设备》 姓名:学号:0班级:CuInSe2系粉体材料的研究现状与展望摘要:CuInSe2(简称CIS)及其衍生物因其优良的光伏特性而成为薄膜太阳能电池领域的研究热点。详细介绍了CIS系粉体的各种制备方法与研究进展,评述了各制备工艺的特点;并介绍了CIS系粉体在光电领域的应用情况。总结了CIS系粉体的研究现状,并提出了利用其制备溅射靶材以大幅度改进现有吸收层薄膜制备工艺的思路。关键词:CIS;薄膜太阳能电池;综述;粉体CuInSe2(简称CIS)及其衍生物因其低成本、高的光吸收系数(105/cm)和良好的稳定性被认为是最有潜力的薄膜太阳能吸收层材料,成为国内外的研究热点。CuInSe2是Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物,晶体结构为黄铜矿型,是一种直接带隙半导体材料,。通过掺杂来增加其带隙宽度,可在提高电池光电转换效率的同时获得更高的开路电压。常见的掺杂方式包括Ga部分替代In,S部分替代Se等,其中应用最多,效果较好且已经实现小规模产业化的是掺Ga的CIGS电池。2008年,由美国国家可再生能源实验室(NREL)%,为当前各类薄膜太阳能电池的最高转换效率。目前对CIS系太阳能电池的研究多集中于吸收层薄膜的制备,对于CIS系粉体的制备研究相对较少,国内文献更是鲜有报道。CIS系粉体的研究可为吸收层薄膜的低成本制备提供新的思路,同时有望开辟新型太阳能电池领域,近年来逐渐受到研究者的重视。本文介绍了CIS系粉体的各种制备方法与应用方面的研究进展,总结了各制备工艺的特点,并展望了进一步的研究方向。,CIS系粉体的制备已形成多种方法,根据制备环境的不同,可以分为基于固相反应的制备和基于溶液反应的制备。1基于固相反应的制备固相反应一般是各单质元素粉Cu、In(Ga)、Se(S)在高温或机械作用下发生反应合成CIS系材料。研究者通过实验相关理论分析了从各单质起始原料到CIS系材料可能的反应途径,认为单质之间先生成二元硒化物,进而生成三元化合物,在不同原料配比下和不同温度区间内,反应途径有所不同。对CuInSe体系相图(Cu2Se-In2Se3二元化合物相图)的研究表明:黄铜矿型的CuInSe2对Cu/In化学计量比的偏移容忍度较大,在一定温度区间内为稳定固溶体区域。上述工作为CIS系单晶材料和粉体材料的制备提供了理论基础。根据制备手段的不同,CIS系粉体基于固相反应的制备有以下两种方法。(1)机械合金法机械合金法(MechanicalAlloying,MA)也称机械化学法,是利用机械能来诱发化学反应和诱导材料组织、结构和性能变化以制备新材料的方法,已广泛应用于功能材料的制备。该法一般通过高能球磨实现,将不同成分的粉末放在高能球磨机中,经磨球碰撞,粉末产生反复塑性变形、冷焊、破碎、细化,并发生扩散和固态反应形成合金化粉末。Wada等分别以Cu2Se+In2Se3、2Cu+Se+In2Se3、Cu2Se+2In+3Se、Cu+In+2Se为起始原料,通过高能球磨制备了CuInSe2粉末,球料质量比为5:1。经分析认为球磨机转速是最重要的影响因素,在合适的转速下,上述起始原料