Cu-In-Ga-Se四元化合物納米晶有機堿輔助多元醇基溶液化學合成研究.pdf

1、Cu(In,Ga)Se2(CIGSe)做為典型的光吸收層材料,以其優(yōu)越的光電性能,在薄膜太陽能電池領域有著重要的地位和廣闊的發(fā)展前景。本文首次采用有機堿輔助多元醇化學溶液法合成四元黃銅礦 CIGSe納米晶,實驗過程中嘗試改變反應體系、有機堿種類、反應溫度、回流時間、PVP添加量以及原料Se/(Cu+In+Ga)和Cu/(In+Ga)比值等變量,優(yōu)化反應參數(shù),通過XRD、TEM/HRTEM、FESEM、EDX、UV-vis-NIR、ICP

2、-MS、Raman等手段對產物物相、形貌、化學組成以及光學性能進行測試表征,由此對化學反應機制進行分析討論,并基于動力學理論對有機堿效應進行定性模擬分析。
　　實驗結果顯示:添加少量有機堿輔助劑三乙烯四胺可以有效促進多元素過飽和平衡,利于目標產物的合成;Ga元素的摻入量與溶劑的極性和反應溫度有關,溶劑極性越大,反應溫度越高,越利于Ga元素的反應;此外,由反應過程來看,熱注入法制備CIGSe納米晶反應迅速,反應初期(30s)即生成準

3、三元化合物CISe,并隨著時間的延長,Ga元素逐漸參加反應,轉變成四元化合物CIGSe;同時發(fā)現(xiàn)單純改變前驅物比例Se/(Cu+In+Ga)及Cu/(In+Ga)比值,并不能有效控制產物化學計量比;在反應中,包覆劑PVP主要起到分散納米晶的作用,添加少量PVP即可有效減少團聚,使納米晶穩(wěn)定存在。綜上所述,三乙烯四胺輔助二乙二醇溶液化學法可以有效合成單一物相,分散性良好,化學計量比可控,類球狀的Cu(In1-xGax)Se2(0≤x≤1)