不同含量Cd掺杂对Cu2SnS3薄膜结构和性能的影响

摘要

通过溶液法合成了Cu2SnS3(CTS)薄膜,并研究了不同Cd含量对CTS薄膜晶体结构和性能等方面的影响.研究发现通过Cd掺杂可以有效调节CTS的光学带隙(Eg).不添加Cd时,样品为面心立方相的CTS(C-CTS),带隙为0.82 eV.当Cd含量在4.18%~13.38%的范围内时,立方相的CTS逐渐转变为立方结构固溶体(C-CTS:Cd)和四方结构固溶体(T-CTS:Cd).通过改变制备样品的Cd掺杂含量,可实现带隙从0.82~1.26 eV的调节.XPS测试结果表明,CTS(即未掺杂Cd的CTS)样品中,Cu、Sn和S元素的价态分别为+1,+4和-2价.SEM形貌结果显示所有的Cu-Sn-S-Cd(CTSC)合金薄膜都表现出光滑和紧凑的表面形态并没有观察到明显的孔或裂纹.所制备的单一相的C-CTS和T-CTS:Cd薄膜可以作为太阳能电池的吸收层材料.