本文關(guān)鍵詞：電沉積制備硫族光電熱電薄膜及其表征

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【摘要】：隨著能源需求量的增大和不可再生能源儲(chǔ)量的減少,能源尤其是可再生能源的合理開發(fā)和利用愈發(fā)重要。太陽能是清潔、無污染和儲(chǔ)量大的能源,可以通過太陽能電池實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換,熱電材料可以將廢熱廢氣以及太陽光輻射產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)換成電能,有效緩解能源危機(jī)。CuInSe2和CuInS2因其熱穩(wěn)定性好,光吸收系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)均成為具有發(fā)展前景的光電材料。Cu2-XSe和Bi2Se3作為二元熱電材料也已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文主要采用電沉積法制備CuInSe2、CuInS2、Cu2-xSe和Bi2Se3薄膜,研究了電沉積和后處理工藝對薄膜成相、表面形貌及其他性能的影響。采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)和分光光度計(jì)對薄膜進(jìn)行表征。(1)采用一步電沉積制備CuInSe2光電薄膜,研究了沉積電位、溶液pH、溶液溫度、沉積時(shí)間和絡(luò)合劑等電沉積工藝對薄膜成相和形貌的影響,結(jié)果表明原料CuCl2·2H2O、InCl3、SeO2和檸檬酸鈉濃度配比分別為6mmol/L、8mmol/L、6mmol/L和5 mmol/L,溶液pH=2.0,沉積電位為-0.5V,溶液溫度20℃,沉積時(shí)間為30min時(shí),可以得到CuInSe2薄膜；薄膜表面為顆粒分布,顆粒直徑范圍約為0.5-1.5μm,薄膜表面較為致密連續(xù)。(2)采用電沉積后硫化兩步法制備CuInS2光電薄膜,研究了沉積電位、沉積時(shí)間、溶液溫度以及硫化工藝對薄膜成相和形貌的影響,結(jié)果表明原料CuCl2·2H2O、InCl3、 Na2S2O3·5H2O和檸檬酸鈉濃度配比分別為10mmol/L、10mmol/L、100mmol/L和1.25mmol/L,pH=3.5,沉積電位為-1.0V,沉積時(shí)間為30min,溶液溫度為25℃時(shí)可得到CuInS2前驅(qū)體薄膜,前驅(qū)體薄膜在350℃下硫化6h得到結(jié)晶良好的CuInS2薄膜；薄膜表面呈塊狀分布,且大小較為均勻,經(jīng)熱處理薄膜表面有少許空洞；前驅(qū)體薄膜及硫化后均含有銅、銦和硫三種元素,并且硫化后薄膜中硫元素含量明顯提高。(3)采用一步電沉積法制備Cu2-xSe熱電薄膜,研究了沉積電位和溶液pH對Cu2-xSe薄膜成相和形貌的影響,結(jié)果表明原料CuCl2·2H2O、SeO2和檸檬酸鈉濃度配比分別為6mmol/L、12mmol/L和50 mmol/L,溶液pH=2.5,沉積電位為-0.5V,溶液溫度20℃,沉積時(shí)間為30min時(shí)得到Cu2-xSe薄膜；薄膜表面呈長度約為1μm的棒狀分布,薄膜致密連續(xù),表面平整。(4)采用電沉積法制備Bi2Se3熱電薄膜,并對薄膜進(jìn)行熱處理,研究了沉積電位、沉積時(shí)間、溶液溫度和熱處理工藝對薄膜成相和形貌的影響,結(jié)果表明原料濃度為4mmol/L Bi2O3和5 mmol/L SeO2的溶液,在沉積電位為-0.4V,溶液pH=1.0,沉積時(shí)間為20min,溶液溫度為25℃C時(shí)可以得到Bi2Se3薄膜；并且在350℃下熱處理2h或400℃下熱處理1h時(shí)均可明顯提高Bi2Se3薄膜的結(jié)晶性；薄膜表面存在顆粒團(tuán)聚和棒狀結(jié)晶,且分布不規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：電沉積法 CuInSe_2薄膜 CuInS_2薄膜 Cu_(2-x)Se薄膜 Bi_2Se_3薄膜 硫化 熱處理
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-21
• 1.1 引言12
• 1.2 太陽能電池12-17
• 1.2.1 太陽能電池工作原理12-13
• 1.2.2 太陽能電池種類13-15
• 1.2.3 化合物薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)15-16
• 1.2.4 CuInSe_2薄膜太陽能電池研究進(jìn)展16
• 1.2.5 CuInS_2薄膜太陽能電池研究進(jìn)展16-17
• 1.3 熱電材料17-20
• 1.3.1 熱電材料工作原理18
• 1.3.2 熱電材料分類18
• 1.3.3 Cu_(2-x)Se薄膜材料研究進(jìn)展18-19
• 1.3.4 Bi_2Se_3熱電材料研究進(jìn)展19-20
• 1.4 電沉積法20
• 1.5 本論文研究內(nèi)容20-21
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分21-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器21-22
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑21
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器21-22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)步驟22-23
• 2.2.1 基片處理22
• 2.2.2 溶液配制22
• 2.2.3 薄膜沉積22-23
• 2.2.4 薄膜硫化或熱處理23
• 2.2.5 樣品分析23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)測試儀器23-24
• 2.3.1 X射線衍射儀23
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡23
• 2.3.3 能譜儀23
• 2.3.4 分光光度計(jì)23-24
• 第3章 一步電沉積法制備CuInSe_2光電薄膜及其表征24-38
• 3.1 電沉積條件對CuInSe_2薄膜成相的影響24-32
• 3.1.1 沉積電位對CuInSe_2薄膜成相的影響24-25
• 3.1.2 溶液pH對CuInSe_2薄膜成相的影響25-26
• 3.1.3 溶液溫度對CuInSe_2薄膜成相的影響26-27
• 3.1.4 原料來源對CuInSe_2薄膜成相的影響27-28
• 3.1.5 沉積時(shí)間對CuInSe_2薄膜成相的影響28-29
• 3.1.6 絡(luò)合劑種類對CuInSe_2薄膜成相的影響29-30
• 3.1.7 絡(luò)合劑檸檬酸鈉濃度對CuInSe_2薄膜成相的影響30-31
• 3.1.8 原料濃度配比對CuInSe_2薄膜成相的影響31-32
• 3.2 電沉積條件對CuInSe_2薄膜表面形貌的影響32-35
• 3.2.1 沉積電位對CuInSe_2薄膜表面形貌的影響32-33
• 3.2.2 檸檬酸鈉濃度對CuInSe_2薄膜表面形貌的影響33-34
• 3.2.3 溶液溫度對CuInSe_2薄膜表面形貌的影響34
• 3.2.4 原料來源對CuInSe_2薄膜表面形貌的影響34-35
• 3.3 CuInSe_2薄膜成分分析35-36
• 3.4 CuInSe_2薄膜帶隙估算36-37
• 3.5 本章小結(jié)37-38
• 第4章 電沉積后硫化兩步法制備CuInS_2光電薄膜及其表征38-53
• 4.1 實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)對CuInS_2薄膜成相的影響38-46
• 4.1.1 電沉積條件對CuInS_2前驅(qū)體薄膜成相的影響38-41
• 4.1.2 硫化熱處理對CuInS_2薄膜成相的影響41-46
• 4.2 硫化熱處理對CuInS_2薄膜表面形貌的影響46-49
• 4.2.1 在250℃下硫化9h得到的CuInS_2薄膜的表面形貌46-47
• 4.2.2 在300℃下硫化6h得到的CuInS_2薄膜的表面形貌47
• 4.2.3 在350℃下硫化6h得到的CuInS_2薄膜的表面形貌47
• 4.2.4 在400℃下硫化3h得到的CuInS_2薄膜的表面形貌47-48
• 4.2.5 在400℃下硫化6h得到的CuInS_2薄膜的表面形貌48
• 4.2.6 在400℃下硫化9h得到的CuInS_2薄膜的表面形貌48-49
• 4.3 CuInS_2薄膜成分分析49-51
• 4.3.1 CuInS_2前驅(qū)體薄膜成分分析49-50
• 4.3.2 CuInS_2前驅(qū)體薄膜在350℃下硫化6h后成分分析50-51
• 4.4 CuInS_2薄膜帶隙估算51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第5章 一步電沉積法制備Cu_(2-x)Se薄膜及其表征53-59
• 5.1 電沉積條件對Cu_(2-x)Se薄膜成相的影響53-55
• 5.1.1 沉積電位對Cu_(2-x)Se薄膜成相的影響53-54
• 5.1.2 溶液pH對Cu_(2-x)Se薄膜成相的影響54-55
• 5.2 電沉積條件對Cu_(2-x)Se薄膜表面形貌的影響55-57
• 5.2.1 沉積電位對Cu_(2-x)Se薄膜表面形貌的影響55-56
• 5.2.2 溶液pH對Cu_(2-x)Se薄膜表面形貌的影響56-57
• 5.3 Cu_(2-x)Se薄膜成分分析57-58
• 5.4 本章小結(jié)58-59
• 第6章 Bi_2O_3為鉍源電沉積制備Bi_2Se_3熱電薄膜及其表征59-72
• 6.1 實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)對Bi_2Se_3薄膜成相的影響59-67
• 6.1.1 電沉積條件對Bi_2Se_3薄膜成相的影響59-62
• 6.1.2 熱處理?xiàng)l件對Bi_2Se_3薄膜成相的影響62-67
• 6.2 熱處理?xiàng)l件對Bi_2Se_3薄膜表面形貌的影響67-69
• 6.2.1 在250℃下熱處理3h得到的Bi_2Se_3薄膜的表面形貌67-68
• 6.2.2 在300℃下熱處理1h得到的Bi_2Se_3薄膜的表面形貌68
• 6.2.3 在350℃下熱處理2h得到的Bi_2Se_3薄膜的表面形貌68
• 6.2.4 在400℃下熱處理1h得到的Bi_2Se_3薄膜的表面形貌68-69
• 6.3 Bi_2Se_3薄膜成分分析69-70
• 6.4 Bi_2Se_3薄膜帶隙估算70-71
• 6.5 本章小結(jié)71-72
• 第7章 總結(jié)與展望72-74
• 7.1 論文總結(jié)72
• 7.2 展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-81
• 致謝81-82
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況82-83

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4 王燦;門玉濤;李林安;;含有界面裂紋薄膜的有限元分析[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2007年16期

5 徐彥;關(guān)富玲;;可展開薄膜結(jié)構(gòu)折疊方式和展開過程研究[J];工程力學(xué);2008年05期

6 譚惠豐;李云良;;薄膜后屈曲振動(dòng)行為分析[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年S1期

7 立早;硬質(zhì)炭薄膜的制造技術(shù)[J];新型碳材料;1991年02期

8 姜訓(xùn)勇,徐惠彬,蔣成保,宮聲凱;形狀記憶薄膜的研究進(jìn)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2000年07期

9 劉文元;李馳麟;傅正文;;含氮磷酸鋰薄膜在空氣中的穩(wěn)定性[J];物理化學(xué)學(xué)報(bào);2006年11期

10 肖秀娣;董國平;余華;范正修;賀洪波;邵建達(dá);;傾斜沉積制備雕塑薄膜的研究進(jìn)展[J];稀有金屬材料與工程;2008年08期

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1 饒正清;楊慶山;;薄膜結(jié)構(gòu)褶皺處理方法[A];第十二屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ冊[C];2003年

2 薛峰;茍曉凡;周又和;;磁性夾雜/超導(dǎo)薄膜結(jié)構(gòu)力學(xué)特性研究[A];中國力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

3 辛煜;方亮;陸新華;甘肇強(qiáng);康健;葉超;程珊華;寧兆元;;微波ECR-CVD的宏觀參數(shù)對a-C:F膜結(jié)構(gòu)的影響[A];第四屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

4 姬洪;;探索在普通衍射儀上分析薄膜的途徑[A];第八屆全國X射線衍射學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

5 楊易;金新陽;楊立國;;薄膜結(jié)構(gòu)風(fēng)荷載數(shù)值模擬的新方法和應(yīng)用[A];第十四屆全國結(jié)構(gòu)風(fēng)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊）[C];2009年

6 宋昌永;沈世釗;;薄膜結(jié)構(gòu)的形狀確定分析[A];第六屆空間結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1996年

7 王友善;王長國;杜星文;;薄膜充氣梁的皺曲行為分析[A];第十五屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊）[C];2008年

8 宋昌永;王樹斌;;薄膜結(jié)構(gòu)中索滑動(dòng)對結(jié)構(gòu)性能的影響[A];第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅰ卷[C];2001年

9 馬平;胡建平;唐明;邱服民;王震;于杰;;高功率激光薄膜及相關(guān)檢測技術(shù)[A];中國工程物理研究院科技年報(bào)（2005）[C];2005年

10 魏玉卿;尚仰宏;;空間薄膜結(jié)構(gòu)張拉系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[A];中國電子學(xué)會(huì)電子機(jī)械工程分會(huì)2009年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

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1 呂軍鋒;薄膜表面極性火焰處理技術(shù)的原理及其特點(diǎn)[N];中國包裝報(bào);2009年

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1 王長國;空間薄膜結(jié)構(gòu)皺曲行為與特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

2 羅勝耘;磁控濺射制備多層TiO_2薄膜的光電化學(xué)特性研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

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10 趙昊巖;溶液法制備有機(jī)晶態(tài)薄膜及其晶體管特性研究[D];清華大學(xué);2015年

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1 李敏;共摻雜LiNbO_3薄膜鐵磁性鐵電性能的研究[D];天津理工大學(xué);2015年

2 張創(chuàng)立;納米α-Fe_20_3/Ti0_2薄膜的制備及其光解水制氫研究[D];天津理工大學(xué);2015年

3 王翠娟;B位異價(jià)元素?fù)诫sBiFeO_3薄膜的制備與性能研究[D];山東建筑大學(xué);2015年

4 阿立瑪;摻鈰與摻鉻對于鐵酸鉍薄膜鐵電性影響的研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

5 石璐丹;電沉積制備硫族電池薄膜及其性能研究[D];山東建筑大學(xué);2015年

6 張美杰;射頻磁控濺射制備金屬/CrN薄膜及其特性研究[D];延邊大學(xué);2015年

7 王艷艷;液相法制備Ti0_2和Cu_2S薄膜的摩擦學(xué)性能的研究[D];青島理工大學(xué);2015年

8 臺(tái)運(yùn)東;高功率脈沖磁控濺射技術(shù)制備Ti-Cu薄膜及血小板粘附件為[D];西南交通大學(xué);2015年

9 張旭;有機(jī)/無機(jī)雜化鈣鈦礦薄膜的制備及其性能研究[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

10 張帥拓;多弧離子鍍制備TiN/TiCrN/TiCrAIN多層硬質(zhì)膜的研究[D];沈陽大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：750353