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脉冲激光沉积及硒化法制备Cu(In,Ga)Se_2薄膜研究
脉冲激光沉积及硒化法制备Cu(In,Ga)Se2薄膜研究
摘要：
Cu(In,Ga)Se2(CIGS)薄膜是一种具有潜在光伏应用的重要材料。本研究旨在使用脉冲激光沉积技术以及硒化法来制备CIGS薄膜，并研究其光电性能。利用脉冲激光沉积技术，以Cu、In、Ga和Se作为原料，探究不同工艺参数对CIGS薄膜生长的影响。然后，使用硒化法对沉积后的薄膜进行硒化处理，以提高其结晶性和光伏性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱仪对薄膜的结构和成分进行了表征。最后，利用光电池性能测试系统对薄膜的电池性能进行了评估。
关键词：脉冲激光沉积；硒化法；Cu(In,Ga)Se2薄膜；光电性能
引言：
随着能源危机的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生和可持续发展的能源形式受到了广泛关注。薄膜太阳能电池作为太阳能电池技术中的一种重要类型，具有高效转换效率、制备工艺简单和适应性广泛等优点。而CIGS薄膜具有优良的光电性能，被认为是薄膜太阳能电池中最有潜力的材料之一。因此，研究CIGS薄膜的制备方法和性能表征对于提高薄膜太阳能电池的性能具有重要意义。
实验方法：
首先，利用脉冲激光沉积技术制备CIGS薄膜。通过调节激光功率、沉积速率、沉积时间和底座温度等工艺参数，优化CIGS薄膜的生长条件。其次，将沉积后的薄膜在高温气氛中进行硒化处理，以提高其结晶性和光伏性能。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能量色散X射线光谱仪对薄膜的结构和成分进行了表征。最后，利用光电池性能测试系统对薄膜的电池性能进行了评估。
结果和讨论：
通过调节脉冲激光沉积技术的工艺参数，成功制备了CIGS薄膜。X射线衍射结果显示，经过硒化处理后的薄膜晶粒尺寸增加，结晶性得到改善。扫描电子显微镜观察结果表明，薄膜表面平整且无明显的裂纹和孔洞。能量色散X射线光谱分析结果显示，薄膜中包含Cu、In、Ga和Se等元素，符合理论预期。光电池性能测试结果显示，经过硒化处理后的薄膜光电流明显增加，其中填充因子和开路电压也有所提高。
结论：
本研究成功利用脉冲激光沉积技术和硒化法制备了Cu(In,Ga)Se2薄膜，并对其进行了结构和成分的表征以及光电性能的评估。研究结果表明，硒化处理可以显著提高薄膜的结晶性和光伏性能。这些研究结果对于进一步优化薄膜太阳能电池的工艺和性能具有重要意义，同时也为其他薄膜材料的制备和性能研究提供了一定的借鉴。
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