电镀法在氧化铟锡上制备铜锌锡硫薄膜的光谱特征

摘要

低成本、环境友好的铜锌锡硫替代含贵金属和有毒金属的铜铟镓硒,是薄膜太阳能电池的最佳选择.电镀法是一种无需真空设备和靶材的低成本方法.一种更简单的制膜方法是在水溶液中共电镀沉积Cu‐Zn‐Sn(CZT )合金于FTO衬底上.采用氩气保护气氛下在550 ℃硫化电镀法制得的CZT合金前驱体,成功制备了CZTS薄膜.采用三电极体系将CZT合金前驱体电镀在FTO上,其中FTO作为工作电极,铂(Pt)网和Ag／AgCl分别作为对电极和参比电极.电解质由CuSO4 ,ZnSO4 ,SnSO4 ,络合剂‐三乙醇胺(TEA)和柠檬酸钠组成.前驱体在氩气保护气氛下550℃硫化得到CZTS薄膜.采用X射线衍射(XRD ) 、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM ) 、紫外可见光光谱仪和光电化学测量(PEC)等方法,表征了CZTS薄膜的结构、形貌、成分和光谱学性质.XRD和拉曼光谱证明了550 ℃硫化后的CZTS薄膜具有锌黄锡矿结构.一个Raman主峰位于342 cm－1 ,两个Raman次强峰分别位于289和370 cm －1 ,这些峰位与锌黄锡矿CZTS的峰位相吻合.SEM 结果证明优化后CZTS薄膜成分接近CZTS的理想化学计量比,CZTS薄膜中Cu／(Zn+Sn)和S／(Zn+Sn+Cu)分别为0·52和1·01 ,这表明CZTS薄膜中S的含量非常合适. PEC结果证实,采用前照射或后照射FTO／CZTS均产生光电流,并且两种照射下产生的光电流方向一致.通过紫外可见光光谱测量并由此计算出的CZTS能隙为1·45 eV .通过上述分析证明制备的CZTS薄膜具有高品质,可用于制备CZTS薄膜太阳能电池.