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研究生:張明偉
研究生(外文):Ming Wei Chang
論文名稱:銅銦鎵硒薄膜太陽能電池吸收層材料性質分析之研究
論文名稱(外文):The properties study of Cu(In,Ga)Se2 absorber layers for thin film solar cell
指導教授:劉宗平劉宗平引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:元智大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:銅銦鎵硒溶膠凝膠法薄膜太陽能電池
外文關鍵詞:CISCIGSSolar CellSol-Gel
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本文提出以非真空製程的塗佈方法製備CIGS薄膜吸收層,將具備奈米等級的多元合金粉末利用溶膠-凝膠(Sol-Gel)製備三元化合物的CIS前驅層漿料,以網版印刷式於鈉玻璃基板上製作CIGS薄膜吸收層。
透過調整鎵(Ga)的化學計量比來製備CIGS薄膜吸收層,經RTA製程燒結後,我們所得到的CIGS薄膜吸收層特性經霍爾量測,載子型態為p-CIGS薄膜,載子濃度1013~1016 cm-3範圍,電阻率為6.89Ω-cm。XRD量測晶體面向結構,同時發現薄膜具備傾向沿(112)晶面生長的性質。實驗結果顯示,與文獻中研究的成果有一致性的趨勢,未來應用於CIGS薄膜太陽能電池吸收層上將會是一種新的製程方法。
This study proposes to coat these CIGS thin film bases under the non-vacuum. In this process, synthesis nano-sized alloy powder is turned into trihydric compound paste of CIS by using Sol-Gel in the first step. An array of CIGS thin film absorbing layer was produced on Soda Lime glass through screen-printing.
The CIGS thin films are synthesized by stoichiometric adjusting of gallium (Ga). After the RTA sintering, the statistics, measured by Hall Effect, indicate that the carrier type is shown as p-CIGS thin film model. The carrier content with 1013~1016cm-3, and the resistance is 6.89Ω-cm. The lattice direction of an excellent CIGS thin film with (112) facets.
The findings show there is certainly a trend toward research records. The CIGS technology would be a new approach to apply to solar cell absorber layers.
目 錄
封面……………………………………………………………… i
書名頁……………………………………………………………… ii
論文口試委員會審定書………………………………………………iii
授權書……………………………………………………………… iv
中文摘要………………………………………………………………v
英文摘要………………………………………………………………vi
誌謝……………………………………………………………… vii
目錄……………………………………………………………… viii
表目錄……………………………………………………………… xi
圖目錄……………………………………………………………… xii
第一章 緒論………………………………………………………… 1
1-1 前言………………………………………………………………1
1-2 研究背景及目的…………………………………………………4
1-3 論文架構……………………………………………………… 6
第二章文獻回顧………………………………………………………7
2-1太陽能電池基本認識…………………………………………… 8
2-1-1太陽能電池基本運作原理…………………………………… 9
2-2薄膜太陽能電池………………………………………………… 11
2-2-1非晶矽薄膜太陽能電池……………………………………… 11
2-2-2碲化鎘薄膜太陽能電池……………………………………… 12
2-2-3銅銦鎵硒薄膜太陽能電池…………………………………… 14
2-2-4 CIGS非真空製程技術的研究現況………………………… 23
2-3溶膠-凝膠簡介……………………………………………………29
第三章實驗步驟與分析方法…………………………………………31
3-1實驗材料與製程設備…………………………………………… 32
3-1-1合金粉末材料製備…………………………………………… 32
3-1-2 實驗製程設備…………………………………………………34
3-1-3薄膜前驅物製備……………………………………………… 35
3-2薄膜吸收層製備流程與步驟…………………………………… 40
3-2-1基板性質與清洗方法………………………………………… 41
3-2-2薄膜的塗佈處理……………………………………………… 42
3-2-3薄膜的乾燥處理……………………………………………… 43
3-2-4薄膜的燒結處理……………………………………………… 43
3-3薄膜特性分析方法及儀器……………………………………… 45
3-3-1熱重量測分析儀(TGA)…………………………………………45
3-3-2 X-Ray繞射分析儀(XRD)………………………………………46
3-3-3掃描式電子顯微鏡(SEM)………………………………………48
3-3-4能量散佈光譜儀(EDS)…………………………………………49
3-3-5霍爾效應量測儀(Hall- Effect measurement)…………… 50
3-3-6四點探針電阻量測儀(Four-Point probe)………………… 53
3-3-7薄膜厚度量測儀……………………………………………… 55
第四章實驗結果與量測分析…………………………………………56
4-1 CIS前驅層材料性質分析……………………………………… 56
4-2 CIGS薄膜吸收層成長探討及分析………………………………64
4-2-1 Ga對薄膜吸收層特性的影響…………………………………64
4-2-2 XRD晶格結構性質之分析…………………………………… 66
4-2-3霍爾效應性質之分析………………………………………… 68
4-2-4 SEM之形貌觀測……………………………………………… 69
4-3實作結果與討論………………………………………………… 70
第五章 結論與未來展望…………………………………………… 72
5-1 結論………………………………………………………………72
5-2 未來展望…………………………………………………………72
參考文獻………………………………………………………………73
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