太陽(yáng)能電池減薄中酸性溴溶液的化學(xué)處理的研究

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1、摘要

2、本文介紹了一種在沃林科納通過(guò)化學(xué)蝕刻減小吸收體厚度的方法。

3、我們用HBr/Br/Br2/H2O刻蝕法制備了厚度在2.7-0.5微米之間的氯化石墨，并用石墨爐原子吸收光譜法測(cè)定了氯化石墨的溶解動(dòng)力學(xué)速率。

4、x射線(xiàn)光電子能譜分析表明，用酸性溴溶液處理表面的蝕刻過(guò)程提供了受控的化學(xué)減薄過(guò)程，這使得具有幾乎平坦的表面和非常低的表面Se0成為可能。

5、實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)

6、蝕刻條件：本文中氫溴酸溴水的配方為0.25摩爾L10.02摩爾L1，超純?nèi)ルx子水。

7、溶解過(guò)程在200.5下使用40轉(zhuǎn)/分的垂直旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)系統(tǒng)進(jìn)行。

8、蝕刻后，樣品在去離子水中洗滌，用氮?dú)飧稍铮⒃赬PS實(shí)驗(yàn)期間保持在受控條件下。

9、蝕刻液分析：蝕刻過(guò)程中，用校準(zhǔn)移液管抽取少量溶液樣品，立即更換等量的新蝕刻液。

10、石墨爐原子吸收光譜儀用于測(cè)量萃取樣品組中各溶解階段的溶解產(chǎn)物量。

11、注：在這項(xiàng)工作中，每個(gè)樣品都配有鎵和銅。

12、XPS:表面分析前，樣品在高純度去離子水中(18 m cm)仔細(xì)清洗，并在N2通量下干燥。

13、XPS表面化學(xué)分析在熱電子K-譜儀中使用單色Al-K射線(xiàn)源(1486.6eV)。

14、補(bǔ)償可以用來(lái)克服玻璃基板引起的充電效應(yīng)。

15、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論

16、如圖1所示，我們證明了對(duì)于每種元素，溶解產(chǎn)物的濃度隨著浸泡時(shí)間線(xiàn)性增加，直到整個(gè)CIGSe層在溶解時(shí)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值。

17、每個(gè)元素的飽和時(shí)間是相同的，因此它取決于樣品轉(zhuǎn)速、初始CIGSe厚度、溴濃度和浴溫。

18、從圖1中，我們可以看到在7分鐘左右總是可以感覺(jué)到細(xì)微的變化。然而，在第一近似中，我們可以假設(shè)溶解過(guò)程的蝕刻速率是恒定的。

19、基于在15.7分鐘完全溶解的假設(shè)，我們可以確定在本工作所用的實(shí)驗(yàn)條件下恒定速率為0.17微米分鐘1。

20、因此，我們可以確定蝕刻CIGSe厚度估計(jì)與蝕刻持續(xù)時(shí)間成正比。

21、許多實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，非常穩(wěn)定的蝕刻過(guò)程與溴在酸性介質(zhì)中的氧化特性有關(guān)。

22、溶解的線(xiàn)性特性使得一旦設(shè)置了槽工程(Br2濃度、溫度、流體動(dòng)力學(xué)條件)，就可以使用可重復(fù)的蝕刻速率。

23、此外，在蝕刻的第一階段實(shí)現(xiàn)了初始粗糙度的降低。

24、酸性介質(zhì)中的觀測(cè)結(jié)果與中性介質(zhì)中的觀測(cè)結(jié)果相似，表明獨(dú)特的水平效應(yīng)控制了非常粗糙的初始CIGSe表面的可重復(fù)展平。

25、通過(guò)降低粗糙度，也可以減少界面復(fù)合。

26、對(duì)溶解各步驟表面化學(xué)的XPS研究表明，酸性溴制劑幾乎在整個(gè)蝕刻過(guò)程中都保持了比表面積。

27、事實(shí)上，在短暫的初始階段后，無(wú)論溶解的吸收劑的厚度如何，我們都可以認(rèn)為蝕刻留下了非常穩(wěn)定的酸性介質(zhì)的表面化學(xué)特性。

28、這一特性對(duì)于化學(xué)工程來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。

29、除了最初涉及幾十納米的蝕刻步驟之外，我們說(shuō)銦、銅、鎵和硒的能量再分布是非?？稍佻F(xiàn)的，如圖1中收集的歸一化光譜所證明的。

30、結(jié)論

31、本文證明酸性溴溶液適用于氯化石墨的濕法化學(xué)稀釋。

32、由于直接蝕刻產(chǎn)物的滴定，我們證明蝕刻機(jī)理是恒定的，并很快達(dá)到其靜態(tài)。

33、通過(guò)控制流體動(dòng)力學(xué)條件，可以精確地估計(jì)蝕刻速率，同時(shí)允許厚度溶解的定量預(yù)測(cè)。

34、在實(shí)現(xiàn)和測(cè)試超薄(500納米)CIGSe太陽(yáng)能電池的框架內(nèi)，我們建立了一種可重復(fù)的方法，通過(guò)化學(xué)蝕刻來(lái)減少吸收器厚度。

35、此外，通過(guò)連續(xù)XPS分析，我們證明得到的表面組成是恒定的，這與動(dòng)力學(xué)的準(zhǔn)恒定特性是一致的。

36、這些結(jié)果表明，光伏器件的以下過(guò)程發(fā)生在恒定的化學(xué)成分中。

37、綜上所述，酸性溴溶液提供了良好的化學(xué)稀釋工藝，適用于CBD硫化鎘沉積前的氰化鉀處理。

38、我們?cè)谒嵝越橘|(zhì)中的方法有助于制造超薄和納米結(jié)構(gòu)的CIGSe太陽(yáng)能電池。

39、支票。

本文到此結(jié)束，希望對(duì)大家有所幫助。