FTO-CNTs复合薄膜的喷雾热解法制备及其光电性能研究

摘要

掺杂F的氧化锡薄膜（FTO）可以作为低电阻率的绒面透明导电氧化物薄膜应用于薄膜电池前电极材料，可提高太阳能电池光电转换效率。本文应用喷雾热解法（SPD），以单丁基三氯化锡（MBTC）和氟化铵为前驱物，掺入碳纳米管（CNTs），制备了FTO-CNTs透明导电薄膜。通过改变基板温度、CNTs浓度和喷雾时间分析其对薄膜的结构、形貌和光电性能的影响。采用DSC差热分析仪分析CNTs失效温度；利用X射线衍射仪对薄膜结构和晶粒尺寸进行表征；利用场发射扫描电子显微镜对薄膜表面形貌进行观察描述；利用紫外-分光光度计、四点探针电阻仪和雾度仪对薄膜光电性能进行表征，并给出综合判断。主要研究结果如下：
　　适量掺入CNTs可明显降低薄膜电阻率。综合考虑薄膜电阻率、平均透过率和雾度得出基板温度520℃，CNTs浓度0.03g/L，喷雾时间5min时为薄膜最佳制备条件，此时薄膜电阻率3.22x10-4Ω·cm，平均透过率74.6％，雾度值22.86%。
　　不同沉积条件下制备的FTO-CNTs复合薄膜为多晶四方金红石结构，随着基板温度升高和喷雾时间延长，薄膜表面颗粒形貌逐渐发生改变，薄膜平均晶粒尺寸和平均颗粒尺寸增大，膜厚不断升高，速率不断降低，薄膜雾度不断增大，透过率降低。随着CNTs浓度的增加，薄膜电阻率出现先降低后增大趋势。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 透明导电薄膜概述

1.3 常见的几种透明导电氧化物薄膜

1.4 新型碳基薄膜

1.5 FTO薄膜的制备方法

1.6 透明导电薄膜的研究现状

1.7 本文研究的主要内容

第2章 实验过程及方法

2.1 空气压缩喷雾热解法的原理

2.2 CNTs的改性与纯化

2.3 空气压缩喷雾热解法制备FTO-CNTs薄膜

2.4 FTO-CNTs复合薄膜的性能测试及表征方法

2.5 本章小结

第3章 结果与讨论

3.1 CNTs的表面改性

3.2 碳纳米管的分散性改善

3.3 碳纳米管耐热温度和直径的确定

3.4 基板温度对FTO-CNTs复合薄膜结构及性能影响

3.5 碳纳米管浓度对FTO-CNTs复合薄膜结构及性能的影响

3.6 喷雾时间对FTO-CNTs复合薄膜结构及性能的影响

3.8 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢