化學(xué)水浴沉積制備高質(zhì)量Zn(O,S)薄膜及其性能研究

摘 要：為獲得銅銦鎵硒薄膜太陽電池中高質(zhì)量Zn（O，S）無鎘緩沖層薄膜，該研究闡述了檸檬酸三鈉作為絡(luò)合劑制備Zn（O，S）薄膜的成膜機(jī)理，系統(tǒng)性研究了該體系下各反應(yīng)參數(shù)對薄膜化學(xué)水浴沉積的影響。研究表明，檸檬酸三鈉的濃度值顯著影響反應(yīng)類型，異質(zhì)反應(yīng)更有利于生成高質(zhì)量薄膜。同時，檸檬酸三鈉與金屬離子濃度的比值直接影響成膜質(zhì)量和成膜速率，適合的pH溶液環(huán)境有助于提高Zn（O，S）薄膜沉積的質(zhì)量。此外，通過工藝參數(shù)的優(yōu)化，獲得了電學(xué)性能接近傳統(tǒng)CdS/CIGS太陽電池的Zn（O，S）/CIGS電池器件。

關(guān)鍵詞：薄膜太陽電池；緩沖層；絡(luò)合；CIGS；檸檬酸三鈉；Zn（O，S）；化學(xué)水浴沉積

中圖分類號：TQ03-3 " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

銅銦鎵硒Cu（In，Ga）Se2（CIGS）電池是一種極具發(fā)展?jié)摿Φ姆枪杌∧ぬ栯姵兀涞湫徒Y(jié)構(gòu)為“電池襯底/背電極層/吸收層/緩沖層/窗口層/透明導(dǎo)電層/柵電極”［1-2］。硫化鎘（CdS）是CIGS電池中使用最普遍的緩沖層材料。但硫化鎘的帶隙較小，約為2.4 eV，不利于CIGS電池對短波長光的吸收，50 nm厚的CdS薄膜在小于520 nm的可見光范圍內(nèi)會導(dǎo)致外量子效率（EQE）損失近20%［3-4］。同時，鎘元素為有毒重金屬元素，對環(huán)境污染極大，污水處理成本很高。因此使用無鎘材料代替硫化鎘一直是CIGS電池制備領(lǐng)域研究的目標(biāo)。其中，Zn（O，S）被認(rèn)為是最有潛力代替硫化鎘作為CIGS電池緩沖層的材料［5］。Zn（O，S）不會造成額外的環(huán)境污染，廢水處理成本低。同時，Zn（O，S）有更高的禁帶寬度，有利于短波長的光透過緩沖層到達(dá)pn結(jié)處。此外，改變Zn（O，S）中氧和硫的原子比例，可使其帶隙在2.6～3.6 eV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，從而優(yōu)化吸收層和緩沖層之間的導(dǎo)帶階［6-7］。

化學(xué)水浴沉積法（chemical bath deposition， CBD）操作流程簡單、常壓下可成膜、制備經(jīng)濟(jì)成本低，在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用于CIGS電池中緩沖層的制備?；瘜W(xué)水浴法制備Zn（O，S）薄膜需要鋅源、硫源和絡(luò)合劑，絡(luò)合劑在反應(yīng)中起到絡(luò)合金屬離子、控制反應(yīng)速度、提高成膜質(zhì)量等作用，因此選用合適的絡(luò)合劑對于制備高質(zhì)量薄膜很有必要［8］。有多種絡(luò)合劑適合Zn（O，S）薄膜沉積，如氨水（NH3·H2O）、肼（N2H4）、檸檬酸三鈉（Na3C6H5O7）、酒石酸（C4H6O6）、乙二胺四乙酸（EDTA）和氨三乙酸三鈉（Na3NTA）等［9-12］。氨水是行業(yè)內(nèi)廣泛使用的絡(luò)合劑，但氨水絡(luò)合能力較差，制備Zn（O，S）時使用較高的濃度［13］。此外，氨水的揮發(fā)性強(qiáng)，反應(yīng)過程中揮發(fā)較快，不易精確控制反應(yīng)時的濃度，且揮發(fā)出的氨氣對環(huán)境危害較大，需進(jìn)行尾氣處理。

檸檬酸三鈉是一種羥基羧基類絡(luò)合劑，含羥基、羧基配位基團(tuán)，可與大多數(shù)二價和三價金屬離子形成穩(wěn)定的配位化合物［14-15］。同時檸檬酸三鈉狀態(tài)穩(wěn)定，溶液不具有揮發(fā)性，因此在整個反應(yīng)過程中濃度不會因揮發(fā)而改變。目前已有越來越多的研究轉(zhuǎn)向探究檸檬酸三鈉對Zn（O，S）薄膜沉積的影響，但仍有一些問題尚待解決。檸檬酸三鈉是一種中等強(qiáng)度的絡(luò)合劑，少量或過量均不利于薄膜沉積，其濃度對整個反應(yīng)的控制就至關(guān)重要。同時，與氨水不同，檸檬酸三鈉中的羥基、羧基均可與Zn2+絡(luò)合，因此檸檬酸三鈉與Zn2+的濃度比例也會影響反應(yīng)進(jìn)程。此外，由于反應(yīng)是在堿性環(huán)境下進(jìn)行，溶液pH值也會影響成膜質(zhì)量。基于上述問題，本文以檸檬酸三鈉作為絡(luò)合劑，對檸檬酸三鈉體系下Zn（O，S）的成膜特性進(jìn)行系統(tǒng)性研究。通過優(yōu)化各反應(yīng)參數(shù)，獲得質(zhì)量高、均勻性好、缺陷少的Zn（O，S）薄膜，并制備出以Zn（O，S）作為緩沖層的CIGS電池，對電池的整體性能進(jìn)行評估。

1 實(shí) 驗(yàn)

本實(shí)驗(yàn)使用CIGS吸收層作Zn（O，S）薄膜的沉積基底。使用硫酸鋅（ZnSO4）作為鋅源，硫脲（SC（NH2）2）作為硫源，檸檬酸三鈉（Na3C6H5O7）作為絡(luò)合劑，氨水（NH3·H2O）主要作為pH值調(diào)節(jié)劑使用，用量較少。本文首先探究檸檬酸三鈉的最佳濃度，然后再研究檸檬酸三鈉與硫酸鋅的比例，尋找出最佳濃度比。每次沉積完成之后，薄膜表面不進(jìn)行任何后處理操作。實(shí)驗(yàn)中水浴溫度為80 ℃，薄膜沉積時間為30 min。實(shí)驗(yàn)所用的CIGS吸收層采用三步共蒸發(fā)法在Mo背電極層上沉積，Ga/（Ga+In）為0.30～0.35，Cu/（Ga+In）為0.8，電池面積50 mm×50 mm，厚度約為2 μm。沉積完Zn（O，S）后，采用濺射法制備TCO導(dǎo)電窗口層，最后使用電子束蒸發(fā)法制備柵線Ni/Ag層。

薄膜表面形貌表征、成分分析及微觀晶體結(jié)構(gòu)分別使用掃描電子顯微鏡（SEM， FEI Nova Nano 450）、能譜分析儀（EDS）及X射線光電子能譜儀（XPS， Escalab 250XI）進(jìn)行檢測分析。使用紫外可見近紅外分光光度計（Shimadzu UV3600）對沉積在玻璃基底上的薄膜透過率進(jìn)行測量。使用太陽能模擬器對制備成的CIGS電池進(jìn)行電池性能分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 反應(yīng)機(jī)理概述

在化學(xué)水浴沉積法沉積Zn（O，S）成膜的過程中，溶液中存在兩種競爭的反應(yīng)機(jī)制：一種是發(fā)生在電池表面等活性點(diǎn)位的異質(zhì)反應(yīng)，一種是發(fā)生在溶液中的同質(zhì)反應(yīng)。反應(yīng)發(fā)生時，硫酸鋅提供Zn2+：

[ZnSO4Zn2++SO42-] （1）

氨水水解釋放OH-：

[NH3?H2O" "NH4++OH-] （2）

硫脲在堿性環(huán)境中發(fā)生水解，為反應(yīng)提供S2-：

[SC（NH2）2+2OH-" "S2-+CN2H2+2H2O] （3）

由于氨水含量很低，不足以充分絡(luò)合溶液中的Zn2+，同時由于ZnS溶度積極低（[Ksp=10-24.7]），Zn2+和硫脲水解出的S2-直接發(fā)生反應(yīng)：

[Zn2++S2-ZnS] （4）

反應(yīng)（4）即為同質(zhì)反應(yīng)，將在溶液中形成懸浮顆粒沉淀，無法在物質(zhì)表面沉積形成致密薄膜。而檸檬酸三鈉作為一種較強(qiáng)的絡(luò)合劑，可與Zn2+發(fā)生如下反應(yīng)［16］：

[[C6H5O7]3-+Zn2+[Zn（C6H5O7）]-] （5）

［Zn（C6H5O7）］-逐漸遷移到物質(zhì)表面，其配位鍵被溶液中的S2-取代，發(fā)生如下反應(yīng)［17］：

[[Zn（C6H5O7）]-+S2-ZnS+[C6H5O7]3-] （6）

反應(yīng)（6）即為溶液中物質(zhì)表面發(fā)生的異質(zhì)反應(yīng)，可生成致密的薄膜。

與此同時，由于OH-的存在，Zn2+還會參與如下反應(yīng)：

[Zn2++2OH-Zn（OH）2] （7）

在高于50 ℃的環(huán)境中，部分Zn（OH）2將會分解為ZnO［18］：

[Zn（OH）2ZnO+H2O] （8）

事實(shí)上，由于ZnS的溶度積（[Ksp=10-24.7]）與Zn（OH）2（[Ksp=10-16.9]）都非常低且相近，在CBD薄膜沉積的過程中，Zn（OH）2與ZnO始終會伴隨著ZnS生成，故采用此種方式制備的薄膜一般簡寫為Zn（O，S）薄膜［19］。

2.2 檸檬酸三鈉濃度對反應(yīng)的影響

為縮小檸檬酸三鈉濃度的最佳范圍，本節(jié)首先研究檸檬酸三鈉濃度對成膜的影響。為消除其他影響，實(shí)驗(yàn)固定檸檬酸三鈉和硫酸鋅的濃度的比例為1∶1，具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)詳見表1。對實(shí)驗(yàn)所得的薄膜進(jìn)行SEM測試，測試結(jié)果詳見圖1，同時SEM測得的膜厚結(jié)果也列于表1。由結(jié)果可知，檸檬酸三鈉濃度為0.015 mol/L時，沉積的薄膜無法將CIGS表面覆蓋完全，薄膜厚度僅有13 nm，顯微形貌中可明顯觀察到分層結(jié)構(gòu)（圖1a和圖1b）；同時，薄膜表面形貌粗糙，分布著大量球形和不規(guī)則形狀的固體顆粒（圖中箭頭所示）。經(jīng)EDS成分分析，該固體顆粒的Zn、S、O成分占比較大，應(yīng)為同質(zhì)反應(yīng)生成的Zn（O，S）顆粒。這表明，此時檸檬酸三鈉與硫酸鋅的濃度過低，無法在薄膜表面形成連續(xù)完整的薄膜，且此時反應(yīng)以同質(zhì)反應(yīng)為主，形成的薄膜較為疏松。當(dāng)檸檬酸三鈉濃度增大到0.03 mol/L時，成膜狀況開始轉(zhuǎn)好，薄膜厚度也迅速增長到約60 nm。而隨著檸檬酸三鈉濃度進(jìn)一步增大到0.045 mol/L（圖1d和圖1e），反應(yīng)形成的薄膜覆蓋均勻、輪廓清晰，表面無分層等覆蓋不均勻的形貌，薄膜厚度達(dá)到約61 nm，且此時表面幾乎無固體顆?；蚱渌毕?。這表明異質(zhì)反應(yīng)主導(dǎo)了當(dāng)前的化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)檸檬酸三鈉濃度增大到0.06 mol/L時，薄膜形貌無明顯變化，但厚度略有下降。

需要指出的是，盡管檸檬酸三鈉與硫酸鋅的濃度始終保持在1∶1，但在檸檬酸三鈉濃度升高的過程中，表面形貌仍然發(fā)生了很大改變，化學(xué)反應(yīng)機(jī)理發(fā)生了變化。根據(jù)2.1節(jié)的分析，當(dāng)檸檬酸三鈉和硫酸鋅濃度都非常低時，檸檬酸三鈉無法充分絡(luò)合溶液中的Zn2+，由于S2-的存在，生成的［Zn（C6H5O7）］-消耗很快，未絡(luò)合的Zn2+會與S2-、OH-等離子發(fā)生同質(zhì)反應(yīng)，吸附在薄膜表面。這表明，檸檬酸三鈉和硫酸鋅均需維持在一定濃度以上，才能保證異質(zhì)反應(yīng)順利進(jìn)行。

2.3 反應(yīng)液濃度比例對成膜的影響

由于檸檬酸三鈉有絡(luò)合Zn2+、控制化學(xué)反應(yīng)速度的作用，本節(jié)選取不同檸檬酸三鈉與硫酸鋅比值，探究不同比例對成膜質(zhì)量的影響。根據(jù)2.2節(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本節(jié)實(shí)驗(yàn)的檸檬酸三鈉濃度以0.045 mol/L為基準(zhǔn)，具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)詳見表2。對薄膜表面的SEM掃描結(jié)果見圖2，膜厚結(jié)果列于表2。由結(jié)果可知，當(dāng)檸檬酸三鈉與硫酸鋅比值為0.5∶1時（圖2a），生成的薄膜較薄，薄膜表面形貌較模糊，且薄膜表面存在較為密集的針孔狀結(jié)構(gòu)。二者比值等于1∶1時（圖1d），成膜最厚，且表面質(zhì)量高，薄膜表面清晰，無明顯缺陷。隨著檸檬酸三鈉與硫酸鋅的比值進(jìn)一步增大至1.25∶1和1.5∶1時（圖2b和圖2c），薄膜表面始終保持清晰的形貌，但薄膜厚度再次減薄，該階段薄膜的表面未出現(xiàn)明顯的缺陷。當(dāng)比值達(dá)到2∶1時，薄膜表面開始出現(xiàn)較大的孔洞等缺陷（如圖2d）。薄膜透過率結(jié)果詳見圖3，透過率的加權(quán)平均值列于表2，由結(jié)果可知，薄膜越薄，透過率越大，未發(fā)現(xiàn)明顯不規(guī)律的現(xiàn)象。上述結(jié)果表明，檸檬酸三鈉與硫酸鋅的濃度比不僅影響成膜質(zhì)量，還會影響成膜速率。

根據(jù)2.1節(jié)所述反應(yīng)機(jī)理，在化學(xué)沉積過程中，檸檬酸三鈉可與游離的Zn2+生成［Zn（C6H5O7）］-配位化合物。根據(jù)反應(yīng)式（5）和反應(yīng)式（6）可知，當(dāng)檸檬酸三鈉與硫酸鋅濃度相等時，Zn2+絡(luò)合充分，不存在過多的檸檬酸三鈉阻礙S2-在CIGS表面取代［Zn（C6H5O7）］-中的配位鍵與Zn結(jié)合，使得異質(zhì)反應(yīng)（6）可以順利進(jìn)行，故此時成膜質(zhì)量最好，速率最快。當(dāng)檸檬酸三鈉與硫酸鋅比值小于1∶1時，溶液中檸檬酸鈉不足以完全絡(luò)合全部Zn2+，仍會有游離的Zn2+直接與S2-反應(yīng)，導(dǎo)致部分Zn（O，S）形核發(fā)生在溶液中，無法參與薄膜表面的異質(zhì)沉積成膜。此時生成的薄膜不但很薄，還會出現(xiàn)大量針孔狀結(jié)構(gòu)。隨著檸檬酸三鈉與硫酸鋅比值大于1∶1，檸檬酸三鈉過量，雖然此時溶液中發(fā)生的基本都為異質(zhì)反應(yīng)，Zn（O，S）形核長大發(fā)生在薄膜表面，但由于S2-取代［Zn（C6H5O7）］-中的配位鍵形成ZnS的過程開始受到阻礙，導(dǎo)致成膜速率變慢，膜層迅速變薄。薄膜質(zhì)量最開始無明顯變化，但當(dāng)檸檬酸三鈉與硫酸鋅比值達(dá)到一定程度（本實(shí)驗(yàn)為2∶1）時，CIGS表面無法充分成膜，因而出現(xiàn)大量孔洞等缺陷。需要指出，檸檬酸三鈉所占比值過小或過大都會導(dǎo)致薄膜減薄，但由于反應(yīng)機(jī)理發(fā)生了轉(zhuǎn)變，生成的反應(yīng)產(chǎn)物和形核生長位置都有本質(zhì)不同，導(dǎo)致檸檬酸三鈉比值過小與過大時所生成的薄膜表面形貌和缺陷的特征都有較明顯的區(qū)別。

2.4 pH值對反應(yīng)成膜的影響

在檸檬酸三鈉作為絡(luò)合劑的反應(yīng)體系中，氨水可釋放OH-，作為pH值調(diào)節(jié)劑添加。但由于氨水也是一種絡(luò)合劑，其絡(luò)合能力雖然低于檸檬酸三鈉，但仍有可能會對反應(yīng)造成影響。本實(shí)驗(yàn)以pH值作為待測試值，選取pH=9.5、10.0、10.3、10.5、11.0共5組不同數(shù)值，并保持其他參數(shù)不變，研究pH對成膜質(zhì)量的影響。使用SEM掃描電鏡對薄膜表面進(jìn)行分析，同時對膜厚進(jìn)行測量，SEM結(jié)果如圖4所示，膜厚測量結(jié)果見表3。

SEM結(jié)果表明，在幾種不同的pH值條件下，薄膜均能在CIGS表面完整生長，未見明顯孔洞或不完整覆蓋。但當(dāng)pHlt;10.0時，薄膜表面存在大量顆粒，經(jīng)EDS分析后確定為ZnO和Zn（OH）2的混合物。pH≥10.3時，表面的固體顆粒幾乎消失。同時，根據(jù)表3的膜厚測量結(jié)果可知，Zn（O，S）薄膜隨著pH值逐漸升高而變厚，在pH=10.5時達(dá)到最厚。但當(dāng)pH升到11.0時，薄膜厚度又迅速減薄。為進(jìn)一步研究pH值對反應(yīng)的影響機(jī)制，使用XPS對pH值為9.5、10.0、10.3、10.5和11.0條件下制備的薄膜表進(jìn)行表征，并對氧和硫的原子成分進(jìn)行分析，對氧元素的窄譜分析詳見圖5，薄膜中O元素與S元素的原子含量比值O/（O+S）值詳見表3。

圖5a是幾組XPS的全譜結(jié)果，圖5b～圖5f為不同pH值條件下，所得薄膜的O1s元素窄譜擬合分析。使用污染碳C1s（284.8 eV）作樣品結(jié)合能的荷電校正。圖5b～圖5f中的擬合峰依次是ZnO（530.4 eV）、Zn（O，S）合金（531.7 eV）、C—O鍵（533.3 eV）［20］。Zn（OH）2的特征峰（532.7 eV）未能檢測出，這可能是由于表面Zn（OH）2含量較少。C—O鍵可認(rèn)為是表面吸附氧導(dǎo)致。根據(jù)上述XPS分析，pH較低的情況下，ZnO特征峰強(qiáng)度較大，薄膜中生成的氧化物較多。pH值逐漸增大時，ZnO特征峰強(qiáng)度有減小的趨勢，同時薄膜中O元素含量逐漸降低。

結(jié)合表3中的膜厚測量結(jié)果，可推測，pH值不僅會影響成膜速率，同樣也會影響反應(yīng)機(jī)制。事實(shí)上，由于pH值表示水溶液中氫離子濃度的常用對數(shù)的負(fù)值，故其可反映溶液中的OH-濃度。在本實(shí)驗(yàn)的pH變化范圍內(nèi)，檸檬酸三鈉的水解幾乎不會受到影響，可充分分解為［C6H5O7］3-［21］，因而pH變化更多的會影響硫脲水解。在本實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)pH值小于10.3時，由于OH-濃度較低，溶液中沒有充足的OH-供硫脲水解，2.1節(jié)的反應(yīng)（3）不能充分進(jìn)行，因此反應(yīng)式（6）無法順利進(jìn)行，部分Zn2+會直接跟OH-發(fā)生反應(yīng)式（7）和反應(yīng)式（8），因此導(dǎo)致薄膜O含量較高，表面存在顆粒。在pH為10.5附近時，OH-濃度適中，可硫脲充分水解為S2-，促進(jìn)反應(yīng)式（6）向右進(jìn)行，同時OH-不會產(chǎn)生其他作用，因此成膜速率及成膜質(zhì)量均為最優(yōu)。而當(dāng)pH值達(dá)到11.0時，溶液中氨水濃度較大，起到了一定的絡(luò)合作用，因此薄膜沉積速率變慢。

2.5 電池器件測試

經(jīng)過一系列實(shí)驗(yàn)優(yōu)化，使用最優(yōu)的成膜參數(shù)，在其他條件均相同的條件下，制備出緩沖層約為50 nm厚的Zn（O，S）/CIGS和CdS/CIGS薄膜太陽電池，并進(jìn)行電池性能測試對比，圖6為2塊電池中最優(yōu)的的J-V曲線對比。由測試結(jié)果可知，Zn（O，S）/CIGS電池的有效面積效率為仍低于CdS/CIGS電池。其中，Zn（O，S）/CIGS電池的開路電壓和短路電流低于CdS/CIGS電池的開路電壓，填充因子略高于CdS/CIGS電池。綜合分析表明，Zn（O，S）薄膜表面與CIGS和窗口層接觸特性仍然較不理想。推測相比于CdS，Zn（O，S）成膜在反應(yīng)后期生成少量的膠體顆粒吸附在表面，薄膜中有較大的深能級缺陷，同時Zn（O，S）與CIGS界面處仍有較明顯的漏電及復(fù)合。從整體上看，使用檸檬酸三鈉制備的Zn（O，S）/CIGS電池其整體性能已經(jīng)接近傳統(tǒng)的CdS/CIGS電池，檸檬酸三鈉作為一種優(yōu)秀的絡(luò)合劑有望取代氨水等傳統(tǒng)絡(luò)合劑，成為制備高質(zhì)量含Zn（O，S）緩沖層的CIGS電池的首選絡(luò)合劑材料。同時，Zn（O，S）薄膜也非常有希望代替CdS作為CIGS電池的新一代緩沖層。

綜上，通過調(diào)控檸檬酸三鈉體系的溶液濃度、檸檬酸三鈉與硫酸鋅比例和pH等關(guān)鍵參數(shù)，獲得了高質(zhì)量的Zn（O，S）無鎘緩沖層，當(dāng)檸檬酸三鈉和硫酸鋅濃度均為0.045 mol/L、溶液pH=10.5時，30 min可制備得到約61 nm的Zn（O，S）薄膜，并應(yīng)用于CIGS薄膜太陽電池器件中，獲得了接近CdS/CIGS電池的器件效率。

3 結(jié) 論

為了獲得高質(zhì)量Zn（O，S）無鎘緩沖層制備工藝，本文以檸檬酸三鈉作為絡(luò)合劑，在詳細(xì)分析CBD法制備Zn（O，S）薄膜生長機(jī)理的理論基礎(chǔ)上，系統(tǒng)性研究了檸檬酸三鈉體系下各實(shí)驗(yàn)參數(shù)對薄膜成膜的影響。研究表明，在本實(shí)驗(yàn)體系下，檸檬酸三鈉和硫酸鋅的濃度至少要在0.045 mol/L時，表面才能生成連續(xù)完整的薄膜。同時，檸檬酸三鈉和硫酸鋅的濃度比例直接影響成膜質(zhì)量和成膜速率，當(dāng)二者比例為1∶1時，成膜質(zhì)量最好，成膜速度最快，檸檬酸三鈉占比過少或過多會導(dǎo)致薄膜表面出現(xiàn)不同類型的缺陷以及覆蓋不完全的情況。pH值對薄膜質(zhì)量和薄膜內(nèi)元素成分O/（O+S）值都有影響，當(dāng)pH=10.5時，薄膜表面缺陷最少。經(jīng)過上述優(yōu)化，最終得出了檸檬酸三鈉體系下Zn（O，S）薄膜的最佳制備參數(shù)，基于此制備的Zn（O，S）/CIGS電池，電學(xué)性能可接近傳統(tǒng)的CdS/CIGS電池。檸檬酸三鈉作為一種優(yōu)秀的絡(luò)合劑，可進(jìn)一步推廣應(yīng)用于CIGS電池中Zn（O，S）緩沖層的制備。

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HIGH-QUALITY Zn（O，S） THIN FILM PREPARATION BY CHEMICAL BATH DEPOSITION AND ITS PROPERTIES RESEARCH

Sun Qi1，2，Zhao Ying1，2，Li Boyan1，2，Chen Jingyun1，2，Zhao Ziming1，2，Zhong Dalong1，2

（1. National Institute of Clean-and-Low-Carbon Energy， Beijing 102211， China；

2. Beijing Engineering Research Center of Nano-Structured Thin Film Solar Cells， Beijing 102211， China）

Abstract：In order to obtain high-quality Zn（O，S） cadmium-free buffer layers in Cu（In，Ga）Se2 thin film solar cells， the deposition mechanism of Zn（O，S） films prepared by trisodium citrate as a complexing agent was expounded， and the effects of reaction parameters on the chemical bath deposition were systematically investigated. The results show that the concentration of trisodium citrate significantly affects the type of reaction， and heterogeneous reaction is more conducive to the deposition of high-quality films. Besides that， the ratio of trisodium citrate to metal ion concentration directly affects the deposition quality and the deposition rate. A suitable pH solution environment helps to improve the quality of Zn（O，S） thin film. Furthermore， the device efficiency of Zn（O，S）/CIGS solar cells is close to that of traditional CdS/CIGS solar cells through the optimization of process parameters.

Keywords：thin film solar cells； buffer layer； complexation； CIGS； trisodium citrate； Zn（O，S）； chemical bath deposition