基于溶剂热法制备CuInSe2、CuIn(SxSe1-x)2薄膜

摘要

自从1976年被发现以来，混合物半导体CIS(CuInSe2、CuIn(SxSe1-x)2、CuInS2)就作为当今热门的太阳能材料而广受关注。作为黄铜矿相的半导体，CuInSe2、CuIn(SxSe1-x)2、CuInS2分别具有从1.04eV到1.55eV的带隙宽度区间，而最适合吸收太阳光的带隙宽度是1.45eV，所以CIS很适合做高效率太阳能电池的材料。另外，CIS还具有长期稳定、无毒等优点。
　　 本论文研究的是溶剂热法制备的CIS。溶剂热法制备的CIS纳米颗粒可以制备成电池器件，目前已经可以做到6.7％的效率。不同于传统的制备CIS电池的真空法，诸如真空蒸镀法和溅射法，溶剂热法具有相对简单的制备过程和低廉的成本，适合做薄膜太阳电池的大规模工业化生产。
　　 溶剂热法制备CuInSe2、CuIn(SxSe1-x)2、CuInS2薄膜的具体工艺稍有不同。CuInSe2和CuInS2都可以用溶剂热法直接产生，然后分别经硒化和硫化后制成CuInSe2和CuInS2薄膜。CuIn(SxSe1-x)2有两条工艺路径，一条是先用溶剂热法制成CuInSe2粉体，涂膜后硫化制成CuIn(SxSe1-x)2薄膜。另一条是用溶剂热法制备CuIn(SxSe1-x)2粉体，然后硒化或硫化制成薄膜。本论文只研究了溶剂热制备CuIn(SxSe1-x)2粉体，没有研究后期成膜的过程。影响溶剂热法产物的主要因素有前驱溶剂的元素比例，高温反应的温度，以及反应的时间。通过调节这三个要素，不但可以控制反应产物的质量，还可以控制CuIn(SxSe1-x)2中S和Se的元素比例，制备相应的CuIn(SxSe1-x)2粉体。在粉体成膜方面，主要影响因素为硒化或硫化的时间，以及硒化或硫化的温度。实验发现，薄膜结晶度，致密度，均匀度，以及CuIn(SxSe1-x)2薄膜的S/Se比例，都受到硒化或硫化温度和时间的控制。
　　 通过扫描电子显微镜（SEM）、电子能谱（EDS）、XRD以及Raman等测试仪器，对薄膜的性质进行了表征。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

第2章 溶剂热法制备CIS薄膜及其表征方法

第3章 实验结果与分析

第4 章 结论

参考文献

致谢