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文檔簡介
1、四元化合物Cu2ZnSnS4(CZTS)和Cu2ZnSnSe4(CZTSe)具有單結太陽能電池的最佳帶隙(1.4~1.5 eV),高吸收系數(shù)(>104 cm-1),且元素儲備豐富,作為一種理想的薄膜太陽能電池材料而受到人們越來越多的關注,克服了CdTe,CuIn1-xGaxSe2(CIGS)因材料稀有所引起的限制。多個研究組已應用熱蒸發(fā)法,磁控濺射法和軟化學法等方法成功制備出了Cu2ZnSnS4吸收層?;谠擃惒牧系奶柲茈姵毓怆娹D化率
2、從1996年的0.66%提高至2011年的8.4%。近年來,IBM公司采用聯(lián)氨溶液沉積吸收層的方法構筑了CZTSSe基薄膜太陽能電池,其轉化效率高達9.6%;Guo研究小組采用后硒化CZTS吸收層薄膜同樣制備了CZTSSe基薄膜太陽能電池,其轉化效率高達7.2%。這說明Se元素在摻入能有效的提高CZTS基太陽能電池的光電轉化效率。但是聯(lián)氨溶液沉積中用到的水合肼具有很強的腐蝕性,不利于工業(yè)化應用。而且后硒化過程中,溫度超過400℃時會導致
3、Sn元素的損失,使薄膜的化學計量比難以控制并能引起薄膜的不均勻。因此合成純相的CZTSSe納米晶,并將其構筑電池是具很大意義的。 4、主要內容包括: 5、> 2.在合成Cu2ZnSnSe4納米晶的基礎上,以一定比例的Se和S混合物取代Se,成功制備出Cu2ZnSnSxSe4-x(0 6、TEM照片中可以看出,隨著固溶體系中S量的增加,(112)面的面間距不斷降低,進一步說明S元素摻入到Cu2ZnSnSe4納米晶中,形成了Cu2ZnSnSxSe4-x(0 7、的固溶Cu2ZnSnSxSe4-x(CZTSSe)(0≤x≤4)納米晶為原料,在鍍有Mo的玻璃基底上沉積了面積為15mm×20mm CZTSSe薄膜。利用X射線粉末衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)對薄膜進行了表征。CZTSSe薄膜的物相和起始原料相比沒有發(fā)生變化。雖然薄膜表面空洞較多,但晶粒尺寸較為均勻,大部分顆粒尺寸小于1μm。同時研究不同熱處理溫度對于薄膜質量的影響。選取厚度為2~3μm的CZTSSe薄膜,用水浴法在其上沉積CdS
迄今已有CZTS(Se)納米晶以通過各種濕化學方法合成,但是實驗過程復雜、需要昂貴的試劑。本論文發(fā)展溶劑熱法成功的合成了Cu2ZnSnS4,Cu2ZnSnSe4和Cu2ZnSnSxSe4-x(0
1.發(fā)展溶劑熱方法,以乙二胺為溶劑,CuCl,ZnCl2,SnCl4·5H2O和Se粉(S粉)為前驅物,成功的合成了純相的Cu2ZnSnSe4和Cu2ZnSnS4納米晶體。采用X射線粉末衍射,透射電鏡對合成的納米晶進行表征。結果表明合成了純相Cu2ZnSnSe4和Cu2ZnSnS4納米晶,前者粒子尺寸為6-8 nm,后者的粒子尺寸為8-12 nm。研究了反應溫度、時間對產物的影響并探討可能的生長機理。
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