铜锌锡硫硒(CZTSSe)薄膜的制备工艺及性能表征

摘要

如今，世界大部分的能源使用需求都是依靠化石燃料能源来满足。化石燃料的使用对环境造成污染，寻找可再生、环境友好的清洁能源成为亟待解决的问题。在已知的可再生能源中，太阳能是一种最丰富，清洁和高效的能源。在众多太阳电池材料中，铜锌锡硫(CZTS)以其在地壳中含量丰富、无毒的组成元素以及较高的转换效率、较强的抗干扰、耐辐射能力和性能相对稳定等特点，脱颖而出。
　　本文以油胺为溶剂，采用一种简单且易操作的液相法制备了铜锌锡硫Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米颗粒，通过铜锌锡硫(CZTS)纳米浆滴涂法制备了铜锌锡硫(CZTS)薄膜，而后经固态硒源硒化工艺得到了CZTSSe薄膜，研究了制备工艺条件及反应温度、气压、物质配比、退火温度等对样品的晶体结构及成分的影响。结果表明在化学计量比和保压的条件下可得到单相性较好的前驱体粉末，由此得到的CZTSSe薄膜在500℃的硒化退火温度下能够形成具有单一锌黄锡矿结构、结晶程度较好的薄膜，且薄膜表面平整、均匀、无裂纹;薄膜具有贫铜的成分，而且，随着温度的升高，Se元素含量增加最后趋于平稳，而S元素含量先减少后有增加趋势;此外，薄膜表现出强烈的、从可见光到近红外区的光吸收，其光学带隙(Eg)的值是1.44 eV。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 太阳能电池研究背景

1．2 太阳能电池简介

1．2．1 太阳能电池工作原理

1．2．2 太阳能电池参数

1．2．3 太阳能电池历史

1．3 论文依据及研究内容

1．3．1 选题依据

1．3．2 研究内容

第二章 铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4(CZTS))薄膜的性质及制备方法

2．1 铜锌锡硫(CZTS)基本性质

2．2 铜锌锡硫(CZTS)制备方法

2．2．1 溅射法

2．2．2 蒸发法

2．2．3 金属有机物分解法

2．2．4 热注入法

2．3 本章小结

第三章 铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S，Se)4)薄膜的制备及性能研究

3．1 引言

3．2 实验试剂和仪器

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．3 实验方法

3．4 CZTSSe薄膜吸收层的制备

3．5 非化学计量比的CZTS粉末前驱体及CZTSSe薄膜的性能表征

3．5．1 非化学计量比的CZTS粉末前驱体的XRD

3．5．2 非化学计量比的CZTS粉末前驱体制得的CZTSSe薄膜的XRD

3．6 化学计量比的CZTS粉末性能表征

3．6．1 化学计量比的CZTS粉末的XRD图谱

3．6．2 化学计量比的CZTS粉末前驱体的TG-DSC分析

3．6．3 化学计量比的CZTS粉末的前驱体的TEM分析

3．6．4 化学计量比的CZTS粉末的前驱体的SEM分析

3．6．5 化学计量比的CZTS粉末前驱体的EDAX分析

3．7 化学计量比的CZTS粉末制得的CZTSSe薄膜性能表征

3．7．1 化学计量比的CZTSSe薄膜的XRD图谱

3．7．2 化学计量比下CZTSSe薄膜的SEM分析

3．7．3 化学计量比下CZTSSe薄膜的元素成分

3．7．4 化学计量比下CZTSSe薄膜的光学性能的分析

3．8 本章小结

第四章 结论与展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的学术论文