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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張宜婷
研究生(外文):Yi-TingChang
論文名稱:利用二階段共電鍍銅銦鎵先驅層與硒化法形成銅銦鎵二硒太陽能電池於可撓式基板之研究
論文名稱(外文):A Study of Fabricating of Cu(In,Ga)Se2 Solar Cells on Flexible Substrate by Using Selenization of Two-stage Co-plated Cu-In-Ga Precursors
指導教授:彭洞清
指導教授(外文):Dung-Ching Perng
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:微電子工程研究所碩博士班
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:59
中文關鍵詞:銅銦鎵二硒電鍍法硒化法薄膜太陽能電池可撓不鏽鋼基板
外文關鍵詞:CuInGaSe2electro-platingselenizationflexiblestainless steel
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本論文利用共電鍍技術取代傳統的物理氣相沉積法來製備銅銦鎵先驅層於鍍有鉻阻障層及鉬背電極的可撓式不鏽鋼基板上,再使用高溫硒化法形成銅銦鎵二硒(CuInGaSe2)吸收層。其中電鍍具有低成本、製程簡單、可大面積製造等優點,而可撓式太陽能電池可使產品多樣化,使其普及到民生用途上並擴大太陽能電池的需求,此研究對於業界量產及發展皆有很大的助益。
在實驗中發現:電鍍液濃度、電鍍之電壓、電鍍時間、硒化溫度與時間等實驗參數皆會影響銅銦鎵二硒薄膜之品質及太陽能電池特性。本實驗透過掃描式電子顯微鏡(SEM)、能量分散光譜儀(EDX)、X光繞射分析儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS),對製備的薄膜進行表面形貌、晶體結構、分子結構、元素縱深分佈進行分析。
本實驗最後成功做出CIGS薄膜太陽能電池,由電流電壓特性曲線顯示,該元件具有顯著之二極體特性,目前最佳元件之數據分別為VOC=210 mV、JSC=4.98 mA/cm2、F.F.=24 %、η=0.246 %。

In this dissertation, I used co-electro-deposition technique instead of traditional physical vapor deposition to deposit Cu-In-Ga precursors on a Cr and Mo coated flexible stainless steel substrate, followed by a high temperature selenization process to form CuInGaSe2 (CIGS) absorber layer. Electroplating has many advantages such as low cost, simple process, and available for large-scale production. Solar cell using flexible substrate can apply portable devices and have the potential to boost the demand of photovoltaic module. It has considerable benefits to the photovoltaic industry.
In this study is found that:Concentration of the plating solutions, co-plating voltage, plating time, selenization temperature, and selenization duration, can significantly influence on the quality of the CIGS absorber layer. The study used SEM, EDX, XRD, and XPS to analyze film’s morphology, element composition, crystalline phase and it’s orientation, depth profile (distribution) of the element.
CIGS thin film solar cells have been successfully fabricated after CdS/i-ZnO/ AZO and the metal grids were deposited. From the current-voltage test result, it indicates that the device has remarkable diode characteristics. Currently, the best solar cell has following photovoltaic parameters: Voc=210 mV, Jsc = 4.98 mA/cm2, F.F.=24 % and η=0.246 % .

中文摘要/Ⅰ
Abstract/Ⅱ
致謝/Ⅲ
目錄/Ⅳ
表目錄/Ⅶ
圖目錄/Ⅷ
第一章 緒論/1
1-1 太陽能電池發展背景/1
1-2 太陽能電池簡介/2
1-3 研究動機/5
第二章 太陽能電池與電化學之原理/6
2-1 太陽能電池的原理/6
2-1-1 太陽能電池之工作原理/6
2-1-2 太陽能電池電路模型與光電轉換效率/7
2-1-3 太陽光譜/10
2-2 銅銦鎵二硒太陽能電池/12
2-2-1 銅銦鎵二硒薄膜材料特性與晶體結構/12
2-2-2 銅銦鎵二硒常見鍍製方式/15
2-2-3 銅銦鎵二硒薄膜太陽電池原件結構/17
2-3 電化學簡介/20
2-3-1 電鍍基本裝製及電鍍系統/20
2-3-2 電鍍基本原理/21
2-3-3 循環伏安法/22
2-3-4 定電位電解法/23
2-3-5 定電流電解法/23
2-3-6 法拉第定律/23
第三章 實驗/24
3-1 實驗所需材料與藥品規格/24
3-2 實驗設備之介紹/25
3-2-1 濺鍍系統/25
3-2-2 電鍍系統/26
3-2-3 硒化系統/27
3-2-4 高溫退火爐管設備/28
3-3 太陽能電池原件製作/29
3-3-1 不鏽鋼基板之清洗/30
3-3-2 濺鍍鉻(Cr)阻障層/30
3-3-3 濺鍍鉬(Mo)背電極/31
3-3-4 共電鍍銅銦鎵(Cu-In-Ga)金屬先驅層/31
3-3-5 硒化(Selenization)/32
3-3-6 氰化鉀(KCN)蝕刻/32
3-3-7 化學水域法 (Chemical bath deposition)鍍製硫化鎘(CdS)/32
3-3-8 濺鍍氧化鋅(i-ZnO)薄膜/34
3-3-9 濺鍍氧化鋅摻鋁(AZO)薄膜/34
3-3-10 濺鍍銀(Ag)前電極/34
3-4 薄膜特性分析儀器介紹/35
3-4-1掃描式電子顯微鏡(SEM)/35
3-4-2能量分散式光譜儀(EDX)/37
3-4-3 X光繞射分析儀(XRD)/38
3-4-4 X射線光電子能譜(XPS)/40
3-4-5 太陽光模擬器IV量測系統/42
第四章 實驗結果與討論/43
4-1 鉻阻障層的特性/43
4-2 銅銦鎵金屬先驅層的備製/43
4-2-1 電鍍溶液pH值/43
4-2-2 電鍍液濃度對薄膜沉積之影響/44
4-2-3 電鍍電流對薄膜沉積之影響/45
4-2-4 電鍍時間對薄膜沉積之影響/47
4-3銅銦鎵先驅層與硒化溫度對成長CIGS薄膜之影響/48
4-4 硒化時間對MoSe2形成之影響/51
4-5 氰化鉀(KCN)蝕刻/51
4-6 銅銦鎵先驅層元素比例對硒化後吸收層之鎵含量縱深分佈之影響/52
4-7 CIGS剖面圖/54
4-8 CIGS太陽電池之元件效率量測/55
第五章 結論/56
第六章 參考文獻/57

【1】翁敏航,太陽能電池:原理、元件、材料、製程與檢測技術,台灣東華書局股份有限公司,台灣,2010年。
【2】黃惠良,鄭百亨,太陽電池,五南圖書出版公司,2008年。
【3】莊嘉琛,太陽能工程-太陽電池篇,全華科技圖書,台灣,2003年。
【4】濱川圭弘原著,張紅梅譯,光電太陽電池設計與應用,五南圖書出版公司,2009年。
【5】翁敏航,太陽能電池:原理、元件、材料、製程與檢測技術,台灣東華書局股份有限公司,台灣,P.13-17,2010年。
【6】顧鴻濤,太陽能電池元件導論,全威書局有限公司,2009年。
【7】林明獻,太陽電池技術入門,全華圖書股份有限公司,2008年。
【8】翁敏航,太陽能電池:原理、元件、材料、製程與檢測技術,台灣東華書局股份有限公司,台灣,2010年。
【9】S.O.Kasap原著,黃俊達等譯,光電半導體元件,2006年。
【10】翁敏航,太陽能電池:原理、元件、材料、製程與檢測技術,台灣東華書局股份有限公司,台灣,2010年。
【11】戴寶通,鄭晃忠,太陽能電池技術手冊,台灣電子材料與袁健協會發行出版,台灣,2008年。
【12】翁敏航,太陽能電池:原理、元件、材料、製程與檢測技術,台灣東華書局股份有限公司,台灣,2010年。
【13】楊德仁,太陽能電池材料,五南圖書出版公司,台灣,2008年。
【14】陳頤承,郭昭顯,陳俊亨,太陽能電池量測技術,工業材料雜誌258期,台灣,2006年。
【15】翁敏航,太陽能電池:原理、元件、材料、製程與檢測技術,台灣東華書局股份有限公司,台灣,2010年。
【16】濱川圭弘原著,張紅梅譯,光電太陽電池設計與應用,五南圖書出版公司,2009年。
【17】林明獻,太陽電池技術入門,全華圖書股份有限公司,2008年。
【18】A. Luque and S. Hegedus, “Handbook of Photovoltaic Science and Engineering, John Wiley & Sons, 2003
【19】黃惠良,鄭百亨,太陽電池,五南圖書出版公司,2008年。
【20】林明獻,太陽電池技術入門,全華圖書股份有限公司,2008年。
【21】F.Abuo-Elfotouh, D.J.Dunlavy and T.J.Coutts, Solar Cells, 27, 1989, 237
【22】林明獻,太陽電池技術入門,全華圖書股份有限公司,2008年。
【23】M.A.Contreras, B.Egaas, K.Ramanathan, J.Kiltner, A.Swartzlander, F.Hasoon, R.Noufi, Prog.Photovolt.:Res.Appl., 7, 1999, 311
【24】R. Schaffler and H.W. Schock, “High mobility ZnO:Al thin films grown by reactive DC magnetron sputtering, CONFERENCE RECORD IEEE, 93, p.1026, (1993)
【25】翁敏航,太陽能電池:原理、元件、材料、製程與檢測技術,台灣東華書局股份有限公司,台灣,2010年。
【26】林明獻,太陽電池技術入門,全華圖書股份有限公司,2008年。
【27】蕭宏,半導體製程技術導論,台灣培生教育出版公司, p.461,2007年。
【28】黃惠良,鄭百亨,太陽電池,五南圖書出版公司,2008年。
【29】Y.Hamakawa, Thin-Film Solar Cells:Next Generation Photovoltaic and Its Applications, Springer, 2004
【30】Michael Bass, “Handbook of Optics, Third Edition Volume II: Design, Fabrication and Testing, Sources and Detectors, Radiometry and Photometry, vol.2, 2nd ed., McGraw Hill Professional, New York, 1994.
【31】S. Ishizuka, K. Sakurai, A. Yamada, K. Matsubara, P. Fons, K. Iwata, S. Nakamura, Y. Kimura, T. Baba, H. Nakanishi, T. Kojima and S. Niki, Fabrication of wide-gap Cu(In1-xGax)Se2 thin film solar cells: a study on the correlation of cell performance with highly resistive i-ZnO layer thickness, Solar Energy Materials & Solar Cells, 87, P.541, 2005.
【32】M. E. Calixto, R. N. Bhattacharya, P. J. Sebastian, A. M. Fernandez, S. A.Gamboa and R. N. Noufi,“Cu(In,Ga)Se2 based photovoltaic structure by electrodeposition and processing, Solar Energy Materials and Solar Cells, 55, p.23, 1998.
【33】尤光先,電鍍工程學,徐氏基金會出版,1976年。
【34】賴耿陽,實用電鍍技術全集,復漢出版社,1981。
【35】蕭宏,半導體製程技術導論,台灣培生教育出版公司,台灣,2007年。
【36】蘇炎坤,二次離子質譜儀之分析及應用,科儀新知第44期,1988年。
【37】B.V.Crist, Annotated Handbooks of Monochromatic XPS Spectra, PDF of Volumes 1 and 2, XPS International LLC, Mountain View, CA, USA, 2005.
【38】J.T.Grant and D.Briggs, Surface Analysis by Auger and X-ray Photoelectron Spectroscopy, IM Publications, Chichester, UK, 2003.
【39】D.S. ALBIN, J.R. TUTTLE and R. NOUFI, “The Formation of Large-Grain CulnSe2 Films by Selenization by High-Rate Se Transport under Moderate Vacuum Conditions, Journal of Electronic Materials, 24, No.4, 1995.
【40】N. Kohara, T. Negami, M. Nishitani and T. Wada,“Preparation of Device-Quality Cu(In,Ga)Se2 Thin Films Deposited by Co-evaporation with Composition Monitor, Japan Journal of Applied Physics, 34, P.L1141, 1995.

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