旋涂法制备CICS薄膜太阳能电池光吸收层

摘要

基于中间带太阳能电池的理论转换效率高、结构简单、制备成本低等诸多优点，吸引了大量的科学工作者对其进行深入的研究。而直接带隙半导体材料CuInS2，具有合适的禁带宽度(1.5eV)、较大的吸收系数、稳定性高、低毒等优势，成为了最具潜力的薄膜太阳能电池的光吸收层材料。本文采用粉末涂敷法，将稀土元素Ce掺杂CuInS2中，旨在制备CuIn1-xCexS2(CICS)中间带吸收层材料。
　　本实验利用粉末涂敷法在玻璃衬底上、在不同的转速条件下制备一系列预制薄膜;并经Ar气氛保护、不同温度的快速退火，制备了一系列的CICS薄膜。利用X射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-VIS-NIR)、X射线光电子能谱测试等表征手段，对不同工艺条件下制备的薄膜的化学组分、表面形貌、晶体结构、光学和电学性质进行表征分析，从而制备出高质量的薄膜。
　　研究结果表明，退火温度为550℃时，CuS2的杂相衍射峰完全消失，形成了单一的CIS物相。此时，(112)衍射峰与总峰强之比为87.8％，薄膜的晶化程度最好。稀土元素Ce掺杂CuInS2中对薄膜能带结构产生了很大影响，CuIn0.9Ce0.1S2薄膜的吸收系数图中出现了两个新的吸收峰B(1710nm)和C(1955nm)，对应的光子吸收能量分别为0.73eV和0.63eV，这表明中间带(IB)已被部分填充。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 中间带太阳能电池的基本原理

1．2 中间带太阳能电池的制备方法

1．3 本课题研究目的及意义

第二章 CICS薄膜的制备及测试方法

2．1 实验原料

2．2 实验仪器

2．3 测试仪器

2．4 薄膜的制备方法

2．4．1 前驱体料浆的制备

2．4．2 基片的选择和清洗

2．4．3 旋涂法制备预置薄膜

2．4．4 薄膜退火

第三章 不同组分CICS薄膜的制备及分析

3．1 Ce掺杂CuInS2薄膜的制备

3．2 Ce掺杂CuInS2薄膜的SEM分析

3．3 Ce掺杂CuInS2薄膜的EDS分析

3．4 Ce掺杂CuInS2薄膜的XRD分析

3．5 Ce掺杂CuInS2薄膜的XPS分析

3．6 Ce掺杂CuInS2薄膜的光学特性分析

3．7 Ce掺杂CuInS2薄膜的电学特性分析

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

致谢

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