X射线荧光光谱法用于CIGS薄膜太阳电池中吸收层的定量分析.pdf

维普资讯 第 6卷 第 18期 2006年9月 科 学 技 术 与 工 程 Vo1．6 No．18 Sep．2006 1671-1815(2006)18—2949—04 ScienceTechnologyandEngineering ⑥ 2006 Sci．Tech．Engng． x射线荧光光谱法用于CIGS薄膜太阳电池中 吸收层的定量分析 刘芳芳 何 青 李凤岩 周志强 孙 云 (南开大学光电研究所 ，天津 300071) 摘 要 介绍了X荧光薄膜分析法测试CIGS薄膜太阳电池中吸收层的4种元素的比例 ，并对其进行 了分析和研究 ，此方法测量 速度快，精确度高，对于制备高效率的CIGS太阳电池具有重要的指导意义。 关键词 CIGS薄膜太 阳电池 X射线荧光分析方法 转换效率 中图法分类号 0657．34： 文献标识码 B 太阳电池利用半导体 的光伏效应直接将太 阳 x射线荧光分析方法 (XRF)是20世纪60年代得 能转换成 电能，是一种清洁 、高效 、廉价 、无污染 的 到迅速发展和应用的一种快速元素定量高精密度 “绿色 ”新型能源。薄膜太阳电池是太阳电池的一种 的分析方法。XRF分析样品制备简单 ，分析过程在常 类型，其 中最有前途的一种薄膜太阳电池是Cu(In， 温下进行 ，对环境污染较少 ，相对于其它手段具有 Ga)Se(简称CIGS)薄膜太阳电池 ，这是一种 以Mo／ 明显的优势。本实验利用XRF对CIGS吸收层进行了 CIGS／CdS／ZnO结构为基础制作 的异质结太阳电池 。 定量分析和探讨。流程较为简单快速、干扰少 、测定 由于其廉价 、高效、性能稳定和较强的抗辐射能力 精度和准确度较好 而得到各国光伏界的重视。其中吸收层是一种四元 1 X射线荧光光谱仪的基本原理 化合半导体薄膜 ，其禁带宽度可在 (1．04—1．67)eV 之间由其中的Ga含量调整来获得梯度带隙结构 ，从 x射线荧光分析方法 (以下简称x荧光法)基于 而与太阳光谱得到最佳匹配，使光 电转换效率得到 原子受到外界激发时，壳层 电子发生迁移，产生特 提高。 征x射线 。这种特征x射线 的能量 ( )与原子序数 CIGS薄膜太阳电池的光学性质主要取决于 (Z)有关。理论和实验证 明，它服从莫塞莱定律 ： CIGS层 的元素组分 比、各组分 的均匀性 、结晶程度 、 E (Z-B) (1) 晶格结构及 晶界 的影响。大量实验表 明，材料的元 对于相同谱系所有元素 值相同。同一谱系所 素组分与化学计量 比偏离越小、结 晶程度好 、元素 有特征X射线的 相同。(1)式说 明特征x射线的能量 组分均匀性好其光学吸收特性就越好 ．对转换效率 正 比于原子序数 的平方 ，即元素 (Z)均有其对应 的 的提高也就越有利。所以精确地掌握吸收层CIGS薄 特征x射线 。所以。特征x射线又可成为元素的标志， 膜的成分比例 ，对于CIGS薄膜太阳电池 的研究工作 利用它可以辨别不同的元素 。这就是x荧光法定性 极为重要 。 分析的依据 x射线荧光光谱仪是依据激发源入射的原级x 射线激发样品产生的荧光x射线光谱进行物质成分 2∞l6年6月5日收到 分析和化学态研究的一种分析仪器。由x光管，分光 第一作者简介 ：刘芳芳 ，女 ，(1978一)，工程师，硕士 ，研 究方向：化合 晶体、探测器、放大器、脉冲高度分析器、定时器、定 物半