Cu2FeSnS4納米晶及薄膜的制備與太陽電池研究.pdf

1、Cu2FeSnS4(CFTS)是一種四元半導(dǎo)體，具有組成元素?zé)o毒且來源豐富、對可見光吸收系數(shù)較大（＞104cm-1）和光學(xué)吸收范圍較寬(1.28-1.50eV)等優(yōu)異性能，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ谋∧ぬ栯姵氐墓馕詹牧?。本文主要開展了CFTS納米晶的溶劑熱合成、CFTS納米晶和塊體薄膜的原位溶液法制備、及相關(guān)太陽電池的構(gòu)筑等研究。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　1.由溶劑熱法控制性地合成了粒徑為3-7nm的黃錫礦結(jié)構(gòu)CFTS納米晶。以

2、醋酸銅為固定基本反應(yīng)物，系統(tǒng)的研究了溫度、時間、表面覆蓋劑、硫源、鐵源和錫源等反應(yīng)條件對CFTS納米晶生長的影響，揭示了優(yōu)化的合成條件為:反應(yīng)溫度為180℃、反應(yīng)時間至少為16h、反應(yīng)物Cu∶Fe∶Sn∶S摩爾比為2∶1∶1∶5;其中，硫源為硫脲，表面覆蓋劑為十八胺(ODA)且ODA∶Cu摩爾比為10∶1，鐵源為FeSO4，錫源為SnCl4。
　　2.以CFTS納米晶和有機共軛聚合物MEH-PPV共混，制備了光活性層為MEH-PP

3、V/CFTS共混復(fù)合膜的雜化太陽電池。吸收光譜和電化學(xué)CV測試表明CFTS納米晶的帶隙為1.66eV;我們的電池結(jié)果揭示了，CFTS納米晶是一種具有補充光吸收性能的電子受體，且MEH-PPV與CFTS納米晶的質(zhì)量比對雜化太陽電池的器件的光伏性能會產(chǎn)生顯著的影響;通過優(yōu)化，當(dāng)MEH-PPV與CFTS納米晶的質(zhì)量比為8∶2時，獲得了最高效率為0.29％的電池器件。
　　3.采用旋涂分子前驅(qū)體溶液法結(jié)合短時間的熱退火過程，成功實現(xiàn)了致密

4、、厚度可控(65-190nm)的CFTS納米晶薄膜的原位生長。所制備的CFTS薄膜由尺寸大小約為10nm的納米顆粒組成，在300-1100nm波長范圍內(nèi)表現(xiàn)出光吸收系數(shù)(α)大于104cm-1，帶隙(Eg)約為1.53eV。并且制備了FTO/CFTS/CdS/Al無機薄膜太陽電池器件，發(fā)現(xiàn)CFTS厚度對電池性能有顯著影響。優(yōu)化實驗結(jié)果表明:當(dāng)CFTS薄膜厚度約為125nm時，器件具有η=0.08％光電轉(zhuǎn)換效率。
　　4.發(fā)現(xiàn)通過對