薄膜技术与应用(共13张PPT)
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第十一页，共13页。
市场应用前景
❖ 太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源正 在得到迅速的发展与应用。太阳能发电站、太阳 能卫星供电、太阳能汽车充电等等。而作为太阳 能能源转换媒介的太阳能电池扮演了重要的角色 ，其中作为第三代太阳能
❖ 电池：CIS系薄膜太阳能电 ❖ 池，它具有优良的抗干扰、 ❖ 耐辐射、使用寿命长转换 ❖ 效率高等特点，注定了它 ❖ 必然在未来的太阳能产业 ❖ 链中大放异彩。
第十二页，共13页。
第十三页，共13页。
H2Se是最好的硒源，但具有 毒性且 容易挥发；固态 Se作为硒源，Se难以压制， 在热处理过程中会导致In、 Ga等元素的损失。
第九页，共13页。
真空硒化退火装置示意图
氩气
辉光 放电
Ar+
靶材
Cu、In、Ga
基底
磁控溅射制备预置层
磁控溅射系统示意图
CIG预置 层
第十页，共13页。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜产品与应用
据薄膜沉积过程，共蒸发可分为一步法、两步法
和三步法。
共蒸发法实验设备示意图
第五页，共-Se预置层 表面富Cu的CIGS薄膜
等化学计量比的CIGS
稍微贫铜的P型CIGS
第六页，共13页。
❖ 基底温度较低的情况下（400°C）蒸发In、Ga、 Se形成一层In-Ga-Se预置层。控制原子比例 In:Ga=0.7 : 0.3, In+Ga/Se=2:3
❖组成材料：Mo、ZnO、AI、ZnS、MgO以及
Cu、In、Ga、Se等材料。
Ø多源共蒸发法！
真空工艺
•制备工艺
Ø溅射后硒化法！ Ø分子束外延法
Ø化学气相沉淀法
Ø电化学沉积法
非真空工艺
Ø旋涂涂布法 Ø丝网印刷法
Ø喷墨打印法
第四页，共13页。
多源共蒸发法
共蒸发是典型的物理气相沉淀工艺（PVD）。根
❖传统硅晶电池：由硅晶体组成,电池主 要部分易碎,易产生隐形裂纹,大多有一 层钢化玻璃作为防护,造成重量大,携带 不便,抗震能力差,造价高,效率或多或少
降低
❖薄膜电池：克服了上述缺点，重量轻 ,厚度薄.可弯曲,易携带,克服了上述缺 点,但并没有传统硅晶电池转化效率高.
第三页，共13页。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜
❖ 2-xSe,形成表面富Cu的CIGS薄膜。
❖ 少量的In,Ga,Se沉积以形成少量贫铜的CIGS薄膜。
第七页，共13页。
溅射后硒化法
❖ 预置层硒化法
真空工艺
Cu-In-Ga预置层的沉积
预置层硒化热处理
非真空工艺 H2Se气氛
Se气氛
第八页，共13页。
预置层的硒化
❖ 硒主要通过扩散进入薄膜内部与金属预置层的Cu 、In、Ga元素反应生成CuInxGa1-xSe2薄膜
薄膜技术与应用
第一页，共13页。
薄膜太阳能电池目前主要分为非晶硅薄膜太阳能 电池、碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池、铜铟镓
硒（CIGS）薄膜太阳能电池三类。仅在数年 以前，薄膜光伏 技术在光伏产业中还只能用 “微不足道”来形容，但在今天，其生产份
额不断扩张。
第二页，共13页。
薄膜电池与传统硅晶电池的比较
可弯曲,易携带,克服了上述缺点,但并没有传统硅晶电池转化效率高.
❖ CIGS太阳能电池的应用 Cu-In-Ga预置层的沉积
仅在数年以前，薄膜光伏 技术在光伏产业中还只能用“微不足道”来形容，但在今天，其生产份额不断扩张。 溅射后硒化法 真空硒化退火装置示意图 控制原子比例In:Ga=0. 铜铟镓硒（CIGS）薄膜 耐辐射、使用寿命长转换 传统硅晶电池：由硅晶体组成,电池主要部分易碎,易产生隐形裂纹,大多有一层钢化玻璃作为防护,造成重量大,携带不便,抗震能力差,造价高 ,效率或多或少降低 In-Ga-Se预置层 池，它具有优良的抗干扰、 而作为太阳能能源转换媒介的太阳能电池扮演了重要的角色，其中作为第三代太阳能 多源共蒸发法 等化学计量比的CIGS 稍微贫铜的P型CIGS 薄膜电池：克服了上述缺点，重量轻,厚度薄. 共蒸发是典型的物理气相沉淀工艺（PVD）。 H2Se是最好的硒源，但具有毒性且 容易挥发； 3, In+Ga/Se=2:3 共蒸发法实验设备示意图
市场应用前景
❖ 太阳能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源正 在得到迅速的发展与应用。太阳能发电站、太阳 能卫星供电、太阳能汽车充电等等。而作为太阳 能能源转换媒介的太阳能电池扮演了重要的角色 ，其中作为第三代太阳能
❖ 电池：CIS系薄膜太阳能电 ❖ 池，它具有优良的抗干扰、 ❖ 耐辐射、使用寿命长转换 ❖ 效率高等特点，注定了它 ❖ 必然在未来的太阳能产业 ❖ 链中大放异彩。
第十二页，共13页。
第十三页，共13页。
H2Se是最好的硒源，但具有 毒性且 容易挥发；固态 Se作为硒源，Se难以压制， 在热处理过程中会导致In、 Ga等元素的损失。
第九页，共13页。
真空硒化退火装置示意图
氩气
辉光 放电
Ar+
靶材
Cu、In、Ga
基底
磁控溅射制备预置层
磁控溅射系统示意图
CIG预置 层
第十页，共13页。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜产品与应用
据薄膜沉积过程，共蒸发可分为一步法、两步法
和三步法。
共蒸发法实验设备示意图
第五页，共-Se预置层 表面富Cu的CIGS薄膜
等化学计量比的CIGS
稍微贫铜的P型CIGS
第六页，共13页。
❖ 基底温度较低的情况下（400°C）蒸发In、Ga、 Se形成一层In-Ga-Se预置层。控制原子比例 In:Ga=0.7 : 0.3, In+Ga/Se=2:3
❖组成材料：Mo、ZnO、AI、ZnS、MgO以及
Cu、In、Ga、Se等材料。
Ø多源共蒸发法！
真空工艺
•制备工艺
Ø溅射后硒化法！ Ø分子束外延法
Ø化学气相沉淀法
Ø电化学沉积法
非真空工艺
Ø旋涂涂布法 Ø丝网印刷法
Ø喷墨打印法
第四页，共13页。
多源共蒸发法
共蒸发是典型的物理气相沉淀工艺（PVD）。根
❖传统硅晶电池：由硅晶体组成,电池主 要部分易碎,易产生隐形裂纹,大多有一 层钢化玻璃作为防护,造成重量大,携带 不便,抗震能力差,造价高,效率或多或少
降低
❖薄膜电池：克服了上述缺点，重量轻 ,厚度薄.可弯曲,易携带,克服了上述缺 点,但并没有传统硅晶电池转化效率高.
第三页，共13页。
铜铟镓硒（CIGS）薄膜
❖ 2-xSe,形成表面富Cu的CIGS薄膜。
❖ 少量的In,Ga,Se沉积以形成少量贫铜的CIGS薄膜。
第七页，共13页。
溅射后硒化法
❖ 预置层硒化法
真空工艺
Cu-In-Ga预置层的沉积
预置层硒化热处理
非真空工艺 H2Se气氛
Se气氛
第八页，共13页。
预置层的硒化
❖ 硒主要通过扩散进入薄膜内部与金属预置层的Cu 、In、Ga元素反应生成CuInxGa1-xSe2薄膜
薄膜技术与应用
第一页，共13页。
薄膜太阳能电池目前主要分为非晶硅薄膜太阳能 电池、碲化镉（CdTe）薄膜太阳能电池、铜铟镓
硒（CIGS）薄膜太阳能电池三类。仅在数年 以前，薄膜光伏 技术在光伏产业中还只能用 “微不足道”来形容，但在今天，其生产份
额不断扩张。
第二页，共13页。
薄膜电池与传统硅晶电池的比较
可弯曲,易携带,克服了上述缺点,但并没有传统硅晶电池转化效率高.
❖ CIGS太阳能电池的应用 Cu-In-Ga预置层的沉积
仅在数年以前，薄膜光伏 技术在光伏产业中还只能用“微不足道”来形容，但在今天，其生产份额不断扩张。 溅射后硒化法 真空硒化退火装置示意图 控制原子比例In:Ga=0. 铜铟镓硒（CIGS）薄膜 耐辐射、使用寿命长转换 传统硅晶电池：由硅晶体组成,电池主要部分易碎,易产生隐形裂纹,大多有一层钢化玻璃作为防护,造成重量大,携带不便,抗震能力差,造价高 ,效率或多或少降低 In-Ga-Se预置层 池，它具有优良的抗干扰、 而作为太阳能能源转换媒介的太阳能电池扮演了重要的角色，其中作为第三代太阳能 多源共蒸发法 等化学计量比的CIGS 稍微贫铜的P型CIGS 薄膜电池：克服了上述缺点，重量轻,厚度薄. 共蒸发是典型的物理气相沉淀工艺（PVD）。 H2Se是最好的硒源，但具有毒性且 容易挥发； 3, In+Ga/Se=2:3 共蒸发法实验设备示意图