【摘 要】
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利用基于密度泛函理论平面波超软赝势方法和广义梯度近似,计算了S/(Se+S)分子计量比分别为25％,50％和75％的CuIno.75Ga0.25(Se1-y,Sy)2(CIGSS)薄膜的能带结构、光学特性和电学特性
【机 构】
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内蒙古自治区半导体光伏技术重点实验室,内蒙古大学物理科学与技术学院,内蒙古010021
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利用基于密度泛函理论平面波超软赝势方法和广义梯度近似,计算了S/(Se+S)分子计量比分别为25％,50％和75％的CuIno.75Ga0.25(Se1-y,Sy)2(CIGSS)薄膜的能带结构、光学特性和电学特性.结果表明,CIGSS为直接禁带半导体结构.
利用PLD制备CIGS预制层薄膜,在500□下硫化50分钟制备出上述三种CIGSS薄膜.采用能谱仪(EDS)检测薄膜成分,采用X射线衍射仪(XRD)表征了薄膜的晶体结构,采用紫外-可见分光光度计分析了薄膜的光学特性,采用扫描电镜(SEM)分析了薄膜的表而形貌,采用霍尔效应测试仪测试了薄膜的电学特性.结果表明,利用上述方法可以制备出结晶度良好的P型CIGSS薄膜.当S/(Se+S)=75%时,实验制备的CIGSS薄膜的电学特性表现最好,载流子浓度为4.744×10 17cm-3,电阻率为3.236Ω2cm,迁移率为13.2 cm2V-1S-1霍尔系数为4.187×102 cm3C-l.
上述三种CIGSS薄膜的XRD图谱、光吸收系数、能带变化趋势和电阻率变化趋势在理论和实验方而有很好的吻合.随着S含量的增加,CIGSS薄膜的禁带宽度增大而光吸收系数和电阻率都减小,实验结果证明,该光学特性和电学特性较好的双梯度带隙薄膜可作为太阳电池的吸收层.
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