Preparation of Polycrystalline Cu(In,Ga)Se2 Thin Film with Nano-metal Oxide: the Chemical Reaction Process and Its Properties

以铜铟镓纳米金属氧化物为起始原料, 采用化学还原+固体硒源后硒化的方法在不锈钢表面制备出多晶Cu(In,Ga)Se 2 (CIGS)薄膜。采用场发射扫描电镜、高分辨透射电镜、能谱分析和X射线衍射等方法对制备过程中材料组成和结构的演变进行了研究, 采用霍尔效应测试仪和吸收光谱分析等对多晶CIGS薄膜的性能进行了表征。研究结果表明, 纳米金属氧化物主要含CuO、In 2 O 3 、Ga 2 O 3 和铜-铟、铜-镓二元合金氧化物等成分, 在还原反应中逐渐转变成Cu 11 In 9 、Cu 9 In 4 等产物, 同时薄膜中形成大量孔隙; 硒化过程中, 硒蒸气沿孔隙通道进入还原产物的晶格, 反应生成CIS和CGS, 从而形成具有黄铜矿结构的多晶CIGS薄膜; 多晶CIGS薄膜表面晶粒排列紧密, 属于p型半导体, 其载流子浓度为2.3×10 15 cm -3 , 迁移率为217 cm 2 /(V·s), 电阻率为36 Ω·cm, 带隙宽度约为1.15 eV。