黃鐵礦的光電性能研究.pdf

1、立方晶系的FeS2具有合適的禁帶寬度(Eg=0.95eV)和較高的光吸收系數(當λ<750nm，α>6×105cm-1)其組成元素儲量豐富、無毒，環(huán)境相容性好，它是一種極具潛力的太陽能電池材料。然而，雖然理論計算預測FeS2的光電轉化效率可以達到15％-20％，但目前實驗室研究的FeS2太陽能電池的光電轉化效率僅能達到2.8％，與理論值相差很大。光電轉化效率低極大限制了FeS2的實際應用，而FeS2光電性能是影響光電轉化效率的主要因素。

2、因此，對FeS2進行光電性能研究不僅能反映FeS2制備技術的合理性，而且對提高FeS2太陽能電池光電轉化效率并促進其在未來光電器件中的應用均有重要意義。
　　 本文模擬天然黃鐵礦的形成條件和基本過程，在(593K、613K、633K、653K、673K、693K)不同溫度條件下采用熱硫化法制備了FeS2粉體；采用X'Pert Pro多晶x射線衍射(XRD)儀分析了FeS2粉體的晶體結構，根據XRD圖譜中衍射峰半寬高度由scher

3、rer公式計算了粉體試樣的晶粒尺寸，并用SSX-550場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了FeS2粉體的組織形貌。結果發(fā)現(xiàn)樣品的晶粒尺寸都處于nm數量級，并且隨著硫化溫度的升高，硫化反應越充分，晶粒尺寸有增大的趨勢；用Cary500型紫外可見近紅外分光光度計測出了樣品的吸光度，計算出了光吸收系數，并根據Tauc規(guī)則算出了樣品的禁帶寬度。并分析研究了硫化溫度對FeS2光學性能的影響，結果發(fā)現(xiàn)：硫化溫度通過改變結晶狀態(tài)、晶粒尺寸及缺陷濃度等

4、實現(xiàn)對其光學性能的影響；由于量子尺寸效應，我們測得到的吸收邊發(fā)生藍移現(xiàn)象，禁帶寬度展寬。在593K-653K范圍內，硫化溫度的升高使得晶粒尺寸逐漸增大，S/Fe值上升，以致量子尺寸效應減弱，禁帶寬度有所減??；在635K硫化溫度條件下制成的FeS2的禁帶寬度接近理論上最高光電轉化效率對應的禁帶寬度1.4eV，其光性能是最好的；用液壓機將粉末樣品壓成圓片，采用HL5500霍爾測試系統(tǒng)測量了不同實驗條件下所獲得的樣品在室溫條件下的電阻率ρ，霍