不含有機(jī)配體CuInS2的制備及其光電性能研究.pdf

1、隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源日益枯竭，尋找可再生的新能源成為世界各國(guó)的當(dāng)務(wù)之急。目前，人們已把來(lái)源豐富、廉價(jià)、清潔無(wú)污染的太陽(yáng)能作為現(xiàn)代開(kāi)發(fā)利用的主要新能源之一。在太陽(yáng)能的有效利用中，由銅銦硫/硒CuIn(S/Se)2（簡(jiǎn)稱CIS）材料制備的太陽(yáng)能薄膜電池以其成本低、性能穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率高、抗干擾耐輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)受到世界各國(guó)光伏科研人員的重視，CIS被國(guó)際上稱為“下一時(shí)代非常有前途的新型薄膜太陽(yáng)電池材料”。制備CIS薄膜的方法各種各

2、樣，其中溶液法是目前制備CIS薄膜最具成效的方法。
　　本文采用簡(jiǎn)單的溶液法，用氯化亞銅、醋酸銦作為前驅(qū)體，十二烷基硫醇(DDT)和十八烯(ODE)的混合物溶液作為硫源和溶劑，制備了黃銅礦結(jié)構(gòu)的CuInS2納米晶(CISNCs)。通過(guò)相交換的方法，在保留了有機(jī)相合成的CuInS2納米晶良好分散性的基礎(chǔ)上，成功的去除了CuInS2納米晶表面影響電子傳輸?shù)挠袡C(jī)長(zhǎng)鏈大分子。并且，將相交換前后的CuInS2納米晶薄膜作為對(duì)電極應(yīng)用到染料敏

3、化太陽(yáng)能電池(DSSCs)中，進(jìn)行了光電性能測(cè)試。由測(cè)試結(jié)果可以看出，與相交換前的CuInS2納米晶薄膜相比，相交換后的CuInS2納米晶薄膜所獲到的光電轉(zhuǎn)換效率有大幅度提高，甚至可以與Pt電極所對(duì)應(yīng)電池效率相當(dāng)，所以我們實(shí)驗(yàn)所采用的相交換法可以在一定程度上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高溫?zé)峤夥▉?lái)去除納米晶表面有機(jī)配體。最后，我們嘗試進(jìn)行CuInS2薄膜太陽(yáng)能電池的組裝，并對(duì)電池的性能進(jìn)行I-V測(cè)試。我們利用各種方法制備了Mo背電極、CdS緩沖層、i-Z

4、nO/ITO窗口層、Al電極。
　　本論文主要工作包括以下幾個(gè)部分:
　　(1)第二章中，通過(guò)一鍋法制備了黃銅礦相的CuInS2，并且比較了加入十八烯(ODE)和不加十八烯對(duì)所制備的CuInS2納米晶的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、組份、分散性及其尺寸的均一性的影響。
　　(2)第三章中，我們采用相交換的方法，用硫化銨[(NH4)2S]溶于甲酰胺(FA)所得的溶液來(lái)處理第二章中所合成的CuInS2納米晶，使CuInS2納米晶從有機(jī)相

5、轉(zhuǎn)移到無(wú)機(jī)相。通過(guò)一系列的表征結(jié)果證明，我們成功的用無(wú)機(jī)配體S2-取代了CuInS2納米晶表面的有機(jī)配體。我們又將相交換前后的CuInS2納米晶制備成薄膜，作為對(duì)電極應(yīng)用到染料敏化太陽(yáng)能電池(DSSCs)中，并對(duì)其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換效率的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，相交換后的CuInS2納米晶由于去除了表面的有機(jī)配體，減小的電子傳輸?shù)恼系K，電池的效率較高，甚至可以和Pt相媲美。
　　(3)第四章中，我們嘗試進(jìn)行CuInS2薄膜太陽(yáng)能電池的組裝。