CZTS薄膜太陽電池中多層薄膜的自組裝制備技術(shù).pdf

1、銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽能電池近年來一直是太陽能電池領(lǐng)域的研究熱門并取得了很大的突破，最高轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破20％。但是Ga和 In元素為稀有元素而儲量有限，且Se有毒，因而制約了CIGS薄膜太陽能電池的進一步發(fā)展。Cu2ZnSnS4（CZTS）具有與CIGS相似的結(jié)構(gòu)，且組成元素含量豐富而無毒，被認為是最有希望替代CIGS的材料之一。
　　本文采用熱注入法制備了Cu2ZnSnS4（CZTS）納米顆粒，將制得的納米顆粒采用滴涂法

2、制備成薄膜。通過X射線衍射儀、拉曼光譜儀和能譜儀對樣品的組分和晶體結(jié)構(gòu)進行了測試，采用紫外-可見分光光度計對樣品的光學性能進行了分析，并利用掃描電子顯微鏡對薄膜樣品的表面形貌進行了表征。研究了不同的實驗條件和參數(shù)對樣品的結(jié)構(gòu)、光學性能、表面形貌和組分等性能的影響。并通過熱注入法制備了ZnS，組裝了簡易CZTS太陽能電池。相關(guān)結(jié)果有：
　　1.在熱注入溫度為260℃時所制得的樣品為組分最純的四方晶型結(jié)構(gòu)CZTS。而通過種子液法可以對

3、CZTS制備過程中的納米顆粒成核和熟化進行一定的誘導，能夠有效提高CZTS納米粒子的顆粒均勻性，并進一步提高薄膜表面平整性。
　　2.相對于毒性較小的異丙醇和環(huán)己烷，甲苯作為CZTS的分散劑有更好的分散效果。通過超聲震蕩可以加速促進CZTS的分散，但是分散效果或薄膜表面平整性并不會隨著震蕩時間的增加而保持直線上升。
　　3.真空干燥和一定程度的熱處理可以提高在薄膜中CZTS納米粒子的排列有序性、薄膜的表面平整性和致密性，并能

4、夠有效改善薄膜的光電性能。
　　4.按元素理論配比配置反應(yīng)物，所制備的CZTS樣品組分出現(xiàn)了Zn和S的流失，因此預先考慮流失比例，在原料配備過程中加入過量Zn和S來研究不同反應(yīng)原料比例對制得薄膜的性能影響，結(jié)果表明反應(yīng)原料中Zn和S稍過量有助于改善薄膜的光學性能。
　　5.采用熱注入法制得了ZnS，并組裝了簡易CZTS薄膜太陽能電池。但是由于不同薄膜層之間接觸不夠緊密和分散劑等殘留物的影響，所制得的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率極低，最