SnS納米粉體及薄膜的制備和表征.pdf

1、硫化錫(SnS)的直接禁帶寬度Eg約為1.2～1.5eV，接近太陽(yáng)能電池的最佳禁帶寬度1.5eV，在理論上其能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到25％；其吸收系數(shù)α>104cm-1；其組成元素S和Sn在地球上儲(chǔ)量豐富、廉價(jià)、無毒，有很好的環(huán)境兼容性。因此，它作為太陽(yáng)能電池吸收層具有獨(dú)特的優(yōu)越性。本文主要研究了SnS納米粉體及薄膜的制備技術(shù)并對(duì)其結(jié)構(gòu)、成分和性能進(jìn)行了表征。 采用直接沉淀法和均勻沉淀法制備了SnS納米粉體。對(duì)所得樣品用XRD、SEM、

2、EDS等分析手段進(jìn)行了表征，探討了熱處理對(duì)粉體結(jié)構(gòu)性能的影響，并對(duì)所用的兩種制備方法作了簡(jiǎn)要的比較。結(jié)果表明：兩種方法得到的樣品均為斜方晶體結(jié)構(gòu)的多晶SnS粉體；采用直接沉淀法合成的粉體粒徑范圍在20-50nm，且粒度分布十分均勻；采用均勻沉淀法合成的粉體粒徑大小在30nm到100nm不等，粉體中的S和Sn原子更接近化學(xué)計(jì)量比1:1，品質(zhì)更好。 采用化學(xué)浴法和連續(xù)離子反應(yīng)法制備了SnS薄膜。研究了不同工藝條件和參數(shù)對(duì)SnS薄膜品

3、質(zhì)的影響，得到了制備SnS薄膜的優(yōu)化工藝條件，并從理論上分析了兩種方法制備過程中SnS薄膜的形成機(jī)理。結(jié)果表明：化學(xué)浴法制備過程中反應(yīng)物三乙醇胺的濃度、溶液的pH值對(duì)反應(yīng)有很重要的影響。連續(xù)離子反應(yīng)法獲得的優(yōu)化工藝條件為：氯化亞錫的濃度是0.2mol/L，硫化鈉的濃度是0.1 mol/L；氯化亞錫溶液的反應(yīng)溫度是60℃，硫化鈉溶液的反應(yīng)溫度是室溫。利用XRD、SEM等分析手段對(duì)所得SnS薄膜樣品進(jìn)行了表征，XRD分析結(jié)果表明，所制備的薄

4、膜樣品為SnS；SEM觀察結(jié)果顯示，化學(xué)浴法制備的薄膜樣品的表面較之連續(xù)離子反應(yīng)法所得到的薄膜樣品的表面晶粒更加細(xì)小均勻，致密平整。 利用紫外-可見分光光度計(jì)測(cè)量SnS薄膜的吸光度光譜，對(duì)其光學(xué)性能進(jìn)行了研究。研究了化學(xué)浴法中不同工藝條件對(duì)SnS薄膜光學(xué)性能的影響，同時(shí)計(jì)算了不同工藝條件下SnS薄膜樣品的光學(xué)直接能帶間隙。結(jié)果表明：隨著沉積時(shí)間的延長(zhǎng)，SnS薄膜的直接能帶間隙從1.9eV減小到1.7eV；隨著沉積溫度的升高，Sn