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薄膜太陽能電池

薄膜太陽能電池顧名思義就是將一層薄膜制備成太陽能電池，其用硅量極少，更容易降低成本，是緩解能源危機的新型光伏器件。薄膜太陽能電池可以使用在價格低廉的陶瓷、石墨、金屬片等不同材料當(dāng)基板來制造，形成可產(chǎn)生電壓的薄膜厚度僅需數(shù)μm，目前轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)13%。

圖1  CIGS薄膜太陽能電池

CIGS薄膜太陽能電池是基于銅、銦、鎵、硒[Cu(In，Ga)Se2]薄膜。這種太陽能電池已經(jīng)展現(xiàn)了優(yōu)秀的效率，有替代制造成本更高尺寸更厚的硅基太陽能電池的潛能。CIGS薄膜太陽能電池通過在基體上成多層薄膜加工而成。Mo層和CdS/ZnO層形成電接觸電極。CIGS膜層作為陽光吸收層。最通常的制造方法是同時或者按照順序在基體上蒸發(fā)或濺射銅、銦、鎵。被蒸發(fā)上的硒和膜層反應(yīng)從而確定最終的合成膜層。

在制造薄膜太陽能電池過程中的主要挑戰(zhàn)是控制膜層的成分。商品化所需要的膜層結(jié)構(gòu)重復(fù)再現(xiàn)性和依靠膜層精確成分的電池的電學(xué)性質(zhì)同樣重要。輝光放電發(fā)射光譜分析能夠適用于確定整個涂層系統(tǒng)的深度剖面元素含量分析。

GDOES 定義及原理簡介

輝光放電發(fā)射光譜（GDOES）是一種對金屬和非金屬固體材料進(jìn)行定性和定量分析的光譜方法。GDOES可以用來研究樣品的元素組成、層厚和層結(jié)構(gòu)。此外，也可以確定涂層重量。

將樣品置于輝光放電源中，作為陰極進(jìn)行切換。輝光放電源在低壓下充滿氬氣。在空心陽極和陰極之間施加直流電壓。由于直流電壓的能量輸入，氬原子被電離，形成等離子體。氬離子向負(fù)樣品表面加速并擊落一些樣品原子（“濺射”）。被濺射出的樣品原子擴散到等離子體中，在那里它們與高能電子碰撞。在這些碰撞過程中，能量被傳遞給樣品原子，促使它們進(jìn)入激發(fā)態(tài)，并很快回到基態(tài)?；氐交鶓B(tài)原子發(fā)射出具有特征波長光譜的光（圖2）。在光譜儀中，不同波長的光被光學(xué)系統(tǒng)色散，不同波長的特征光（譜線）由探測系統(tǒng)記錄。這些線的強度與等離子體中對應(yīng)元素的濃度成正比。

圖2  輝光放電激發(fā)過程

采用SPECTRUMA GDA 750輝光放電光譜儀（圖3）快速監(jiān)測太陽能光伏電池中重要元素H、O、Cu、In、Ga、Se、Mo、Si、C、Ca、Zn、Cd、Te、Sn、Al等隨深度的濃度變化，直觀的分析太陽能光伏的鍍層結(jié)構(gòu)。

圖3  SPECTRUMA GDA 750輝光放電光譜儀

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