鋅黃錫礦Cu₂ZnSnS₄（CZTS）材料由于其合適的帶隙（約為1.5 eV）、高吸光系數(shù)(>10⁴ cm^-1)、豐富的地球含量和低的材料成本而使其在太陽能電池及太陽能光電化學水分解領(lǐng)域有著重要的應用。本文針對目前影響CZTS材料光電化學性能的主要原因:CZTS材料本身結(jié)晶質(zhì)量不高導致的晶界處的載流子復合,以及CZTS光陰極各復合界面處的電子空穴復合問題展開研究,取得了一定的研究結(jié)果。具體研究內(nèi)容如下:以DMF為溶劑,利用簡單溶液法制備CZTS薄膜。系統(tǒng)研究了高溫硫化過程中升溫速率、硫化溫度、硫粉添加量,以及CZTS薄膜沉積基底對薄膜生長的影響。研究結(jié)果表明,硫化溫度為580℃、硫粉的添加量為400 mg時,晶粒生長的最好,能夠形成表面致密平整,晶粒大小均一的薄膜;且含有摻氟SnO₂的導電玻璃基底更利于大晶粒CZTS薄膜的生成。在CZTS預制膜的不同位置插入SnO₂層,獲得無裂縫、無孔洞、附著牢固、大晶粒上下貫穿的高質(zhì)量的CZTS薄膜。系統(tǒng)研究了Sn... 

【文章來源】：東北師范大學吉林省 211工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光照下的半導體光電極水分解過程

CZTS的晶體結(jié)構(gòu)是以 Zn2+和 Sn4+替代 CIGS 中的 In3+和 Ga3+、以 S2+替代 Se2+而形成的，如圖1.2 所示。這種結(jié)構(gòu)相似性說明兩種材料具有相似的光學和電學特性，如下面所述。

b）1 mmol NaOH，（c，d）0.1 mmol KOH，（e，f）50 mmol Ca(OH)2合成的膜的平面和橫截面 SEM 圖建不同載流子濃度梯度的光吸收層hin Tajima 研究組首先提出了使用雙層工藝制備 CZTS 薄膜，圖 1.4 為雙層能帶圖。使用磁控濺射依次沉積兩種 CZTS 層：緊挨著 Mo 電極的為第一 Cu 濃度；靠近表面的第二層具有低的 Cu 濃度。這種雙層 CZTS 電池結(jié)構(gòu)度梯度與 p-i-n 型電池類似，并且增加了 CZTS 和窗口層之間的內(nèi)部電勢雙層 CZTS 電池的實驗步驟。通過使用雙層結(jié)構(gòu)，CZTS 電池的 VOC從 0.78 V。最高電池轉(zhuǎn)換效率 η = 8.8％[40]。Yan 等人也采取了類似的結(jié)構(gòu)，不用快速退火的方法制備了不同摻雜濃度的 CZTS 層[41]，而 Shin Tajima 研慢加熱和低溫退火的方法。


本文編號：2909563