太阳能电池减薄中酸性溴溶液的化学处理的研究

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1、摘要

2、本文介绍了一种在沃林科纳通过化学蚀刻减小吸收体厚度的方法。

3、我们用HBr/Br/Br2/H2O刻蚀法制备了厚度在2.7-0.5微米之间的氯化石墨，并用石墨炉原子吸收光谱法测定了氯化石墨的溶解动力学速率。

4、x射线光电子能谱分析表明，用酸性溴溶液处理表面的蚀刻过程提供了受控的化学减薄过程，这使得具有几乎平坦的表面和非常低的表面Se0成为可能。

5、实验细节

6、蚀刻条件：本文中氢溴酸溴水的配方为0.25摩尔L10.02摩尔L1，超纯去离子水。

7、溶解过程在200.5下使用40转/分的垂直旋转圆盘系统进行。

8、蚀刻后，样品在去离子水中洗涤，用氮气干燥，并在XPS实验期间保持在受控条件下。

9、蚀刻液分析：蚀刻过程中，用校准移液管抽取少量溶液样品，立即更换等量的新蚀刻液。

10、石墨炉原子吸收光谱仪用于测量萃取样品组中各溶解阶段的溶解产物量。

11、注：在这项工作中，每个样品都配有镓和铜。

12、XPS:表面分析前，样品在高纯度去离子水中(18 m cm)仔细清洗，并在N2通量下干燥。

13、XPS表面化学分析在热电子K-谱仪中使用单色Al-K射线源(1486.6eV)。

14、补偿可以用来克服玻璃基板引起的充电效应。

15、实验结果和讨论

16、如图1所示，我们证明了对于每种元素，溶解产物的浓度随着浸泡时间线性增加，直到整个CIGSe层在溶解时达到稳态值。

17、每个元素的饱和时间是相同的，因此它取决于样品转速、初始CIGSe厚度、溴浓度和浴温。

18、从图1中，我们可以看到在7分钟左右总是可以感觉到细微的变化。然而，在第一近似中，我们可以假设溶解过程的蚀刻速率是恒定的。

19、基于在15.7分钟完全溶解的假设，我们可以确定在本工作所用的实验条件下恒定速率为0.17微米分钟1。

20、因此，我们可以确定蚀刻CIGSe厚度估计与蚀刻持续时间成正比。

21、许多实验结果表明，非常稳定的蚀刻过程与溴在酸性介质中的氧化特性有关。

22、溶解的线性特性使得一旦设置了槽工程(Br2浓度、温度、流体动力学条件)，就可以使用可重复的蚀刻速率。

23、此外，在蚀刻的第一阶段实现了初始粗糙度的降低。

24、酸性介质中的观测结果与中性介质中的观测结果相似，表明独特的水平效应控制了非常粗糙的初始CIGSe表面的可重复展平。

25、通过降低粗糙度，也可以减少界面复合。

26、对溶解各步骤表面化学的XPS研究表明，酸性溴制剂几乎在整个蚀刻过程中都保持了比表面积。

27、事实上，在短暂的初始阶段后，无论溶解的吸收剂的厚度如何，我们都可以认为蚀刻留下了非常稳定的酸性介质的表面化学特性。

28、这一特性对于化学工程来说至关重要。

29、除了最初涉及几十纳米的蚀刻步骤之外，我们说铟、铜、镓和硒的能量再分布是非常可再现的，如图1中收集的归一化光谱所证明的。

30、结论

31、本文证明酸性溴溶液适用于氯化石墨的湿法化学稀释。

32、由于直接蚀刻产物的滴定，我们证明蚀刻机理是恒定的，并很快达到其静态。

33、通过控制流体动力学条件，可以精确地估计蚀刻速率，同时允许厚度溶解的定量预测。

34、在实现和测试超薄(500纳米)CIGSe太阳能电池的框架内，我们建立了一种可重复的方法，通过化学蚀刻来减少吸收器厚度。

35、此外，通过连续XPS分析，我们证明得到的表面组成是恒定的，这与动力学的准恒定特性是一致的。

36、这些结果表明，光伏器件的以下过程发生在恒定的化学成分中。

37、综上所述，酸性溴溶液提供了良好的化学稀释工艺，适用于CBD硫化镉沉积前的氰化钾处理。

38、我们在酸性介质中的方法有助于制造超薄和纳米结构的CIGSe太阳能电池。

39、支票。

本文到此结束，希望对大家有所帮助。