周期性前驅(qū)體對CZTS薄膜特性影響的研究
發(fā)布時間：2021-08-14 08:15
四元化合物銅鋅錫硫（Cu2ZnSn S4,簡稱CZTS）近年來成為一種非常有望替代傳統(tǒng)Cu（In,Ga）Se2的薄膜太陽能電池吸收層材料。CZTS薄膜的四種組成元素在自然界中儲量豐富,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)太陽能電池吸收層的理想帶隙值。CZTS在可見光區(qū)的吸收系數(shù)高達到104cm-1。因此,CTZS是一種更具有前景的,可制備高效率太陽能電池,符合可持續(xù)發(fā)展的薄膜太陽能電池吸收層材料。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)體在硫化反應中表現(xiàn)出范圍更廣進程更快特點。本文主要研究了周期性金屬疊層前驅(qū)體的硫化機制,并研究金屬濺射順序、預退火條件、硫化過程中的工藝條件和前驅(qū)體摻雜對薄膜特性的影響。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CZTS的硫化反應生長。實驗發(fā)現(xiàn)周期性的金屬疊層前驅(qū)體在硫化過程后期金屬硫化物的層間反應時,表現(xiàn)為多接觸面的同時反應,使得反應的范圍更廣進程更快,單...
【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省
【文章頁數(shù)】：103 頁
【學位級別】：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程。最初采用濺射法的形式是直流二級濺射，后來為了使并減少基體因二次電子撞擊而發(fā)熱所引發(fā)的負面影響，所以發(fā)展起來。磁控濺射原理如圖 2-2 所示，它是采用在靶材的用磁場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作用下在電場中朝著襯底程中會碰撞 Ar 原子發(fā)生電離，又會產(chǎn)生大批的 Ar 離子和電朝襯底作加速運動，Ar 離子也受到電場作用加速并持續(xù)轟擊量的原子濺射出來。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備來制備 CZT 金屬前 Mo，儀器實物圖如圖 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)、氣體流量計和真空抽氣系統(tǒng)（分子泵和機械泵）設有兩個直流（DC）濺射靶位和一個射頻（RF）濺射靶位，濺射為直徑 60mm，厚度為 3mm。上方基片位置可同時放置 6 個襯底盤進個為溫度控制襯底盤，可以實現(xiàn)同時沉積多組樣品。 硫化過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)實驗需要自行設定熱處理中全
【參考文獻】：
期刊論文
[1]硫化時間對固態(tài)硫化銅鋅錫硫薄膜性能的影響[J]. 曹中明,楊元政,許佳雄,謝致薇. 材料工程. 2016(09)
[2]磁控濺射制備CZTS薄膜的研究[J]. 李志山,王書榮,蔣志,楊敏,劉濤,郝瑞亭. 硅酸鹽通報. 2015(S1)
[3]金屬成分對固態(tài)硫化CZTS薄膜性能的影響[J]. 曹中明,楊元政,許佳雄,謝致薇. 微納電子技術. 2015(06)
[4]薄膜太陽電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 趙穎,戴松元,孫云,馮良桓. 自然雜志. 2010(03)
[5]硅太陽能電池的應用研究與進展[J]. 黃慶舉,林繼平,魏長河,姚若河. 材料開發(fā)與應用. 2009(06)
[6]疊層太陽能電池研究進展和發(fā)展趨勢[J]. 伍沛亮,王紅林,陳礪. 科技導報. 2009(03)
[7]粉末法制備太陽能電池Cu2ZSnS4薄膜吸收層[J]. 楊永剛,王世成,倪沛然,果世駒. 粉末冶金材料科學與工程. 2008(01)
[8]脈沖激光沉積法制備無機發(fā)光薄膜的研究現(xiàn)狀[J]. 劉維紅,胡曉云,張錦,張德愷. 激光與光電子學進展. 2006(12)
博士論文
[1]電化學沉積法制備CdTe/CdS薄膜太陽能電池及性能研究[D]. 李倩.吉林大學 2014
碩士論文
[1]磁控濺射制備錫基化合物負極材料及其性能研究[D]. 任欽琪.復旦大學 2012
[2]氟化類金剛石薄膜附著性能的研究[D]. 楊亦賞.蘇州大學 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 2009
本文編號：3342113
【文章來源】：廣東工業(yè)大學廣東省
【文章頁數(shù)】：103 頁
【學位級別】：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程。最初采用濺射法的形式是直流二級濺射，后來為了使并減少基體因二次電子撞擊而發(fā)熱所引發(fā)的負面影響，所以發(fā)展起來。磁控濺射原理如圖 2-2 所示，它是采用在靶材的用磁場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作用下在電場中朝著襯底程中會碰撞 Ar 原子發(fā)生電離，又會產(chǎn)生大批的 Ar 離子和電朝襯底作加速運動，Ar 離子也受到電場作用加速并持續(xù)轟擊量的原子濺射出來。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備來制備 CZT 金屬前 Mo，儀器實物圖如圖 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)、氣體流量計和真空抽氣系統(tǒng)（分子泵和機械泵）設有兩個直流（DC）濺射靶位和一個射頻（RF）濺射靶位，濺射為直徑 60mm，厚度為 3mm。上方基片位置可同時放置 6 個襯底盤進個為溫度控制襯底盤，可以實現(xiàn)同時沉積多組樣品。 硫化過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)實驗需要自行設定熱處理中全
【參考文獻】：
期刊論文
[1]硫化時間對固態(tài)硫化銅鋅錫硫薄膜性能的影響[J]. 曹中明,楊元政,許佳雄,謝致薇. 材料工程. 2016(09)
[2]磁控濺射制備CZTS薄膜的研究[J]. 李志山,王書榮,蔣志,楊敏,劉濤,郝瑞亭. 硅酸鹽通報. 2015(S1)
[3]金屬成分對固態(tài)硫化CZTS薄膜性能的影響[J]. 曹中明,楊元政,許佳雄,謝致薇. 微納電子技術. 2015(06)
[4]薄膜太陽電池的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 趙穎,戴松元,孫云,馮良桓. 自然雜志. 2010(03)
[5]硅太陽能電池的應用研究與進展[J]. 黃慶舉,林繼平,魏長河,姚若河. 材料開發(fā)與應用. 2009(06)
[6]疊層太陽能電池研究進展和發(fā)展趨勢[J]. 伍沛亮,王紅林,陳礪. 科技導報. 2009(03)
[7]粉末法制備太陽能電池Cu2ZSnS4薄膜吸收層[J]. 楊永剛,王世成,倪沛然,果世駒. 粉末冶金材料科學與工程. 2008(01)
[8]脈沖激光沉積法制備無機發(fā)光薄膜的研究現(xiàn)狀[J]. 劉維紅,胡曉云,張錦,張德愷. 激光與光電子學進展. 2006(12)
博士論文
[1]電化學沉積法制備CdTe/CdS薄膜太陽能電池及性能研究[D]. 李倩.吉林大學 2014
碩士論文
[1]磁控濺射制備錫基化合物負極材料及其性能研究[D]. 任欽琪.復旦大學 2012
[2]氟化類金剛石薄膜附著性能的研究[D]. 楊亦賞.蘇州大學 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 2009
本文編號：3342113
本文鏈接：http://sikaile.net/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3342113.html
最近更新
教材專著
