热分解温度 Ts＞250℃。
    热分解温度、喷涂溶液组分，喷速以及 SnO

2

透明电极的电阻率，窗口效应的利用等是影

响电池性能的主要因素。
    为了制备太阳电池，在 CdS 膜表面喷涂转型物质，如含 Cu

+

的氯化亚铜溶液，或采用

常规浸泡工艺，使之形成一定厚度的

Cu

2

S 层，并经热扩散等工艺和喷涂金属层作电极，

形成太阳电池。
    在 Cu

2

S/CdS 太阳电池中，由于两种材料的亲和力失配，相差 0.3eV，因此使扩散电位

被限制在

0.8eV,降低了太阳电池的开路电压。为此，提出了采用由 CdS 和 ZnS 制备 Cd

1-

X

Zn

X

S 来代替 CdS，以改善小层的电子亲和力和降低界面态数目。

      由于喷涂法制备 Cu

2

S/CdS（Cu

2

S/Cd

1-X

Zn

X

S）薄膜太阳电池，不采用真空设备，使

  

工艺得到简化，并为定量掺杂、控制膜厚和薄膜电阻率及重现性带来方便。

1977 年

R.Feigllsen 研制出转换效率为 7.8％的 Cu

2

SCd

0.9

Zn

0.1

S 太阳电池。

1.4.2  蒸发法
    采用电子束技术蒸发 CdS 原料油于装料器外壳不加热，并进行水冷，因而减少了污染，
获得的膜牢固、致密、纯度高、耐腐蚀性好、剩余原料组分不变，可以循环使用。因此该方法获
得了广泛应用。
    长春应化所张瑞峰等人用电子束蒸发制备 CdS 薄膜，改进了电子束蒸发设备，避免了
在蒸发过程中

CdS 粒子飞溅。采用常规氯化亚铜浸泡法形成 Cu 多层，从而构成 Cu

2

S/CdS

太阳电池，电池最佳转换效率为

6.2％。

     真空加热蒸发制备 CdS 薄膜是常采用的方法。长春应化所王福善等人用石墨作加热器，
调节源上方挡板的大小和位置，获得无溅射颗粒的

CdS 薄膜，并用氯化亚铜水溶液浸泡形

成

Cu

2

S 层，构成 Cu

2

S/CdS 太阳电池，其最高效率为 7．8％。

     长春应化所王给祥等人，改进了蒸发工艺，对 Cu

2

S 层进行 HCI 腐蚀，使表面形成绒面

织构，所获得的

Cu

2

S/CdS 太阳电池最佳有效面积转换效率为 8．9％。

1.5  Cu28／CdS 太阳电池机理研究
      由于 Cu

2

S/CdS 薄膜太阳电池工艺不稳定，电池转换效率不高，稳定性差，易衰降，

因此阻碍了这一类型太阳电池的发展。为此许多学者对这种电池开展了深入细致的机理研究。
上海能源所黄芳龙用扫描电子能谱仪测量了不同效率的薄膜

Cu

2

S／CdS 太阳电他的 AES

谱。认为真空蒸发形成

CdS 膜和化学浸泡法形成 Cu

2

s 层构成的 Cu

2

S/CdS 电池为缓变结电

池，高浓度

Cu

2

S 区厚 0.05µm-0.1µm，铜过渡区厚度为 1µm，在一定的结深和过渡区

范围内，电池效率与高浓度

Cu

2

S 层厚度（结深）成正比，与铜过渡区厚度成反比，并计

算出电他的极限效率为

18％，实际工艺可能达到 12.5％。黄芳龙进一步研究了扩散对

Cu

2

S/CdS 太阳电池效率及稳定性的影响。扩散会改变电池各元素的组成比，导致电池效率

下降，特别是封装材料中

C 和 Cu

2

S 层中 Cu 的扩散最甚。因此选择无机材料作为封装材料

和在

Cu

2

S 层中加入作为间隙原子的其它材料或选用其它材料如 CulnSe

2

、

CdTe 等代替

Cu

2

S 层。由此 Cu

2

S/CdS 这种结构的太阳电池，逐渐失去人们的兴趣。

2 .CulnSe

2

多晶薄膜材料与

CdS／CulnSe

2

太阳电池

2.1  CUInSe

2

薄膜材料的结构特性

    Cu1nSe

2

（

CIS

Ⅰ

）是一种三元

-Ⅲ-Ⅵ

2

族化合物半导体，具有黄铜矿、闪锌矿两个同素异

形的晶体结构，其高温相为闪锌矿结构（相变温度为

980°C），属立方晶系，布拉非格子

为面心立方，晶格常数为

α＝5.86×10

-8

cm，密度为 5.55g／cm

3

其低温相是黄铜矿结构

（相变温度为

810°C），属正方晶系，布拉非格子为体心四方，（d·c·t），空间群为 I 

4

2d

=D

2d

12

，每个晶胞中含有

4 个分子团，其晶格常数为 α＝5.782×l0

8

cm，с＝

11.621×10

-8

cm，与纤锌矿结构的 CdS（α=4.613×10

-8

cm，с＝7.16×l0

-8

cm）晶格

失配率为

1.2％。这一点使它优于 CulnSe

2

等其它

Cu 三元化合物。

    Cu1nSe

2

是直接带隙半导体材料，

77K 时的带隙为 Eg=1.04eV，300K 时

Eg=1.02eV，其带隙对温度的变化不敏感。
    1.04eV 的禁带宽度与地面光伏利用对材料要求的最佳带隙（1.5eV）较为接近，但这
一点劣于

CulnSe

2

（

Eg=1.55eV）。

    Cu1nSe，的电子亲和势为 4.58eV，与 CdS 的电子亲和势（4.50eV）相差很小
（

0.08eV），这使得它们形成的异质结没有导带尖峰，降低了光生载流子的势垒。

2.2  CulnSe

2

材料的光学性质

    Cu1nSe

2

具有一个

0.95eV-1.04eV 的允许直接本征吸收限和一个 1.27eV 的禁带直接

吸收限，以及由于以

w 一 Redfiled 效应而引起的在低吸收区（长波段）的附加吸收。

    Cu1nSe

2

材料具有高达以＝

6×10cm

-1

的吸收系数，这是到目前为止所有半导体材料

中的最高值。但是关于

Cu1nSe

2

为什么会有这样高的吸收系数，其机理尚不完全清楚。具有