研究目的
研究在CdS缓冲层化学浴沉积过程中经KF处理的CIGSe的潜在硫化现象,并探究在Se或S气氛下KF-PDT CIGSe与CdS之间的埋藏界面。
研究成果
在硫气氛下进行的KF-光沉积处理能增强CIGSe的硫化效果,其硫含量比未添加KF时高出六倍。该现象发生在KF处理阶段,而非CdS沉积过程中。当KF-光沉积处于硒气氛时未检测到硫化反应。钾元素作为硫化催化剂发挥作用,而硫属元素气氛是关键参数。这些发现对优化基于CIGSe的太阳能电池界面至关重要。
研究不足
该研究仅限于特定处理条件(如350°C、高真空环境),可能无法推广至其他气氛或温度条件。技术手段的深度灵敏度限制(例如XPS约7纳米)使得分析仅能针对近表面区域。关于非黄铜矿相(如K-In-S)形成与否的验证仍需进一步研究。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用X射线发射光谱(XES)和X射线光电子能谱(XPS)探究界面硫化及化学环境。XES具有无损且深度敏感的特性,而XPS提供表面成分分析。
2:样品选择与数据来源:
样品包括SLG/Mo/CIGSe和SLG/Mo/CIGSe/CdS结构。CIGSe吸收层通过三阶段共蒸发法制备。处理方式分为:未处理、硫蒸气暴露、硫气氛下KF光沉积(KF-PDT)及硒气氛下KF-PDT。
3:实验设备与材料清单:
设备包含配备Al Kα光源的AXIS Ultra光谱仪(用于XPS)、自制带InSb单色器的IRIS装置(用于XES)及共蒸发腔室。材料包括KF(99.99%)、硫、硒、硫脲、醋酸镉及化学浴沉积(CBD)CdS所需的氨水。
4:99%)、硫、硒、硫脲、醋酸镉及化学浴沉积(CBD)CdS所需的氨水。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:表面处理时,吸收层在真空条件下经350°C硫蒸气或KF蒸发处理。CdS缓冲层通过60°C化学浴沉积(缩短时间以增强S信号)。XPS和XES测量采用特定能量参数,数据分析使用CASA-XPS软件及归一化流程。
5:数据分析方法:
XPS数据通过CASA-XPS分析核心能级峰及相对灵敏度因子。XES光谱经归一化后与参考样品(CuInS2和厚CdS)对比以鉴别化学环境。
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AXIS Ultra spectrometer
Not specified
Kratos
Used for X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements to analyze surface composition and chemical states.
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IRIS apparatus
Not specified
Home-made
Used for X-ray emission spectroscopy (XES) measurements to probe buried interfaces and chemical environments.
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KF
99.99%
Not specified
Used for post-deposition treatment (KF-PDT) on CIGSe absorbers to enhance surface properties.
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InSb monochromator crystal
(1 1 1)
Not specified
Part of the IRIS apparatus for monochromating X-rays in XES measurements.
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CASA-XPS software
Not specified
Not specified
Used for data analysis of core levels in XPS measurements.
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