CuInS2 (CIS)是一種重要的I- III- VI2 族半導體材料，由于具有與太陽光譜非常匹配的禁帶寬度(1.55 eV)，光吸收系數(shù)高(>105 cm- 1)，化學穩(wěn)定性好，低毒性等優(yōu)點而倍受國內外研究者的青睞。以CIS 薄膜為吸收層的太陽電池的理論效率為27%~32%，在器件制備方面，Scheer等首次報道了效率超過10%的CIS 薄膜太陽電池。2001 年，Siemer 等通過快速熱處理的方法獲得效率達到11.4%的太陽池。Braunger 等[9]則利用共蒸法將效率提高至12.2%。就制備方法而言，目前，用于制備CIS 薄膜吸收層的方法主要有三源共蒸和硫化法，但它們在制膜的過程中，工藝復雜，難以控制，不利于產(chǎn)業(yè)化。

　　單源熱蒸發(fā)技術是指通過蒸發(fā)預先合成的CIS 粉末而在基片上成膜的一種技術。該技術應用于CIS 薄膜的制備研究，能簡化實驗工藝，避免復雜的硫化和三源共蒸過程，有望推進產(chǎn)業(yè)化應用進程。然而，先前的文獻主要集中在CuInSe2薄膜的研究，很少關于CIS 薄膜的單源蒸發(fā)研究，用該法制備CuInSe2 和CIS 薄膜的研究國內也還未見報道。

　　本文研究了以燒結合成的CIS 粉末為原料，采用單源熱蒸發(fā)技術在鈉鈣玻璃基片上沉積薄膜，通過熱處理獲得了黃銅礦相CIS 薄膜，研究了不同退火溫度對薄膜的結構、形貌、組分及光學性能的影響。

3、結論

　　以燒結合成的CIS 粉末為原料，采用單源熱蒸發(fā)技術在玻璃基底上沉積CIS 薄膜，經(jīng)350℃真空退火后，薄膜表現(xiàn)出高度的(112)晶面擇優(yōu)取向。電學和光學性能測試顯示：薄膜的導電類型為弱N 型，禁帶寬度為1.50 eV，這接近吸收太陽光譜所需的最佳禁帶寬度值。該研究在電池器件中的進一步深入，有望推動薄膜太陽電池吸收層CIS 薄膜制備工藝的簡化。

　　【作者】 王震東； 莫曉亮； 陳國榮；

　　【Author】 WANG Zhen-dong1,2,MO Xiao-liang1,CHEN Guo-rong1(1.Department of Materials Science,Fudan University,Shanghai 200433,China;2.Department of Physics,Nanchang University,Nanchang 330031,China)

　　【機構】 復旦大學材料科學系； 南昌大學物理系；

　　【摘要】 本文以燒結合成的CuInS2粉末為原料,采用單源熱蒸發(fā)技術在玻璃基底上沉積CuInS2薄膜。隨著退火溫度的升高,薄膜的結晶性能增強,表現(xiàn)出高度的(112)晶面擇優(yōu)取向,SEM觀察顯示:350℃退火后,薄膜致密,晶粒細小,大小為數(shù)十納米。同時,熱探針測試發(fā)現(xiàn):薄膜的導電類型為弱N型。光學性能方面,當退火溫度高于250℃時,CuInS2薄膜的禁帶寬度為1.50 eV,接近吸收太陽光譜所需的理想禁帶寬度值。

　　【Abstract】 CuInS2 thin film was deposited on the soda-lime glass substrate by single-source thermal evaporation process,where the CuInS2 powder as starting material was synthesized via vacuum sintering.With the increasing annealing temperature,the crystallinity of the film was improved with high(112) preferred orientation.The film annealed at 350℃ became compact with fine grain size down to dozens of nanometers.Moreover,the test result by thermal probe showed the weak N-type conductivity of the film.As to its optical property,the forbidden band width of the CuInS2 thin film annealed at higher than 250℃ is 1.50eV,ie.,approximates to the ideal forbidden band width which is necessary to absorb solar spectrum.

　　【關鍵詞】 CuInS2粉末； 真空燒結； CuInS2薄膜； 單源熱蒸發(fā)；

　　【Key words】 CuInS2 powder； vacuum sintering； CuInS2 thin film； single-source thermal evaporation；

　　【基金】 上海市科委科研計劃項目(No.09DZ1142102);;江西省教育廳科技項目(No.CJJ10380)