發(fā)布時(shí)間：2021-08-14 08:15

　　四元化合物銅鋅錫硫（Cu₂ZnSn S₄,簡(jiǎn)稱(chēng)CZTS）近年來(lái)成為一種非常有望替代傳統(tǒng)Cu（In,Ga）Se₂的薄膜太陽(yáng)能電池吸收層材料。CZTS薄膜的四種組成元素在自然界中儲(chǔ)量豐富,成本低廉且不含有毒元素。它的禁帶寬度為1.5e V,屬于單結(jié)太陽(yáng)能電池吸收層的理想帶隙值。CZTS在可見(jiàn)光區(qū)的吸收系數(shù)高達(dá)到10⁴cm^-1。因此,CTZS是一種更具有前景的,可制備高效率太陽(yáng)能電池,符合可持續(xù)發(fā)展的薄膜太陽(yáng)能電池吸收層材料。本文采用濺射周期性金屬疊層前驅(qū)體,再進(jìn)行兩步硫化處理的方法制備CZTS薄膜,周期性濺射前驅(qū)體在硫化反應(yīng)中表現(xiàn)出范圍更廣進(jìn)程更快特點(diǎn)。本文主要研究了周期性金屬疊層前驅(qū)體的硫化機(jī)制,并研究金屬濺射順序、預(yù)退火條件、硫化過(guò)程中的工藝條件和前驅(qū)體摻雜對(duì)薄膜特性的影響。本文得到的主要研究結(jié)果如下:周期性金屬疊層前驅(qū)體結(jié)構(gòu)可促進(jìn)CZTS的硫化反應(yīng)生長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)周期性的金屬疊層前驅(qū)體在硫化過(guò)程后期金屬硫化物的層間反應(yīng)時(shí),表現(xiàn)為多接觸面的同時(shí)反應(yīng),使得反應(yīng)的范圍更廣進(jìn)程更快,單... 

【文章來(lái)源】：廣東工業(yè)大學(xué)廣東省

【文章頁(yè)數(shù)】：103 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

黃錫礦和鋅黃錫礦結(jié)構(gòu)的CZTS薄膜結(jié)構(gòu)示意圖

乙醇、去離子水依次進(jìn)行超聲清洗 15 分鐘，并用 N2吹至干是用離子轟擊靶材表面，使得被轟擊出的靶材原子在襯底表過(guò)程。最初采用濺射法的形式是直流二級(jí)濺射，后來(lái)為了使并減少基體因二次電子撞擊而發(fā)熱所引發(fā)的負(fù)面影響，所以發(fā)展起來(lái)。磁控濺射原理如圖 2-2 所示，它是采用在靶材的用磁場(chǎng)約束帶電粒子原理使得濺射率有所提升的。將真空室環(huán)境下，電子和帶電離子在外電場(chǎng)作用下在電場(chǎng)中朝著襯底程中會(huì)碰撞 Ar 原子發(fā)生電離，又會(huì)產(chǎn)生大批的 Ar 離子和電朝襯底作加速運(yùn)動(dòng)，Ar 離子也受到電場(chǎng)作用加速并持續(xù)轟擊量的原子濺射出來(lái)。受洛倫茲力的干擾，電子與中性的 A得大量 Ar 離子一直轟擊靶材表面，如此反復(fù)之后，中性的沉積成膜[78-80]。

圖 2-3 FJL560 型高真空磁控濺射鍍膜設(shè)備Fig.2-3 FJL560 high vacuum magnetron sputtering equipment文采用的是 FJL560 型高真空磁控濺射鍍膜設(shè)備來(lái)制備 CZT 金屬前 Mo，儀器實(shí)物圖如圖 2-3 所示。鍍膜系統(tǒng)主要是由真空濺射室、電源、溫度控制系統(tǒng)、氣體流量計(jì)和真空抽氣系統(tǒng)（分子泵和機(jī)械泵）設(shè)有兩個(gè)直流（DC）濺射靶位和一個(gè)射頻（RF）濺射靶位，濺射為直徑 60mm，厚度為 3mm。上方基片位置可同時(shí)放置 6 個(gè)襯底盤(pán)進(jìn)個(gè)為溫度控制襯底盤(pán)，可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)沉積多組樣品。 硫化過(guò)在硫蒸氣氣氛中硫化熱處理 CZT 金屬前驅(qū)體的方式制備 CZTS 文硫化熱處理設(shè)備采用的是河南諾巴迪材料有限公司的 NBD-O120的石英管式爐（如圖 2-4），可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要自行設(shè)定熱處理中全

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]電化學(xué)沉積法制備CdTe/CdS薄膜太陽(yáng)能電池及性能研究[D]. 李倩.吉林大學(xué) 2014

碩士論文
[1]磁控濺射制備錫基化合物負(fù)極材料及其性能研究[D]. 任欽琪.復(fù)旦大學(xué) 2012
[2]氟化類(lèi)金剛石薄膜附著性能的研究[D]. 楊亦賞.蘇州大學(xué) 2012
[3]磁控濺射法制備Si摻雜ZnO薄膜及Al2O3包埋Si納米晶薄膜[D]. 范科技.東北師范大學(xué) 2009



本文編號(hào)：3342113