Cu2ZnSn(Se, S)4吸收層的電沉積法制備及其光電特性的研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人類社會對能源的需求也日益增加。隨著傳統(tǒng)化石能源的大量開發(fā)和利用，不可再生資源的枯竭以及嚴重的環(huán)境污染問題成為人類社會可持續(xù)發(fā)展的制約因素之一。太陽能發(fā)電作為一種環(huán)保無污染的清潔能源受到了越來越多的關注。在所有種類的太陽能電池中，硅基太陽能電池發(fā)展較早，其技術較為成熟，單結晶硅太陽能電池其效率已高達25％。但由于其吸收率較低且生產(chǎn)制造成本較高,在一定程度上限制了其長遠發(fā)展和大規(guī)模應用。薄膜太陽能電池具有材料利用率高、

2、生產(chǎn)工藝簡單和可制作在柔性基底上的特點而被認為是未來太陽能電池發(fā)展的趨勢和方向。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用一步共沉積法制備了CZTS預制層薄膜，通過調(diào)節(jié)電化學沉積時間、沉積電位以及溶液中各離子的濃度，并選擇了合適的絡合劑，制備出平整、均勻、致密的CZTS預制層薄膜。詳細研究了沉積電位、沉積時間、離子濃度等參數(shù)對薄膜形貌、結構和光電性質(zhì)的影響。結果表明：在沉積電位為-1.15V、沉積時間為20min的條件下制備的CZTS薄膜質(zhì)

3、量較高。⑵采用沉積電位為-1.15V，沉積時間為20min所制備的CZTS預制層薄膜進行后期高溫硒化處理，以提高其結晶性，詳細研究了不同硒化工藝和條件對CZTSSe吸收層形貌、結構和光電性質(zhì)的影響，結果表明：在通氬氣的氣氛中，經(jīng)過低溫280oC保溫處理30min，然后快速升溫到550oC硒化30min，經(jīng)自然冷卻后得到的CZTSSe預制層薄膜與Mo基底結合緊密、結晶性較好，各元素比例合適，不含CuxSe1-x等雜相，并且具有較好的光電特

4、性，符合高效率CZTSSe太陽能薄膜電池對吸收層薄膜各項性能的要求。⑶在前期實驗研究的基礎上，我們將電化學沉積以及后續(xù)退火硒化法制備所得CZTSSe吸收層薄膜應用于太陽能薄膜電池器件的構筑，通過化學浴沉積法制備了50nm厚的CdS緩沖層，通過磁控濺射依次沉積了40nm的ZnO和250 nm的ITO，通過熱蒸法蒸鍍Ag電極，制備出的CZTSSe薄膜太陽能電池器件其光電效率達到了2.81%，填充因子為35.94%，開路電壓為311mV，短路