本文選題：化學水浴沉積　切入點：CdS薄膜　出處：《吉林大學》2017年碩士論文

【摘要】：碲化鎘太陽能電池因其具有較高的理論轉(zhuǎn)換效率、低成本、操作制備工藝簡單以及容易工業(yè)的產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)勢,使其成為最有發(fā)展的太陽能電池之一,因而備受人們的關注。在眾多異質(zhì)結(jié)太陽能電池中,例如碲化鎘太陽能電池(CdS/Cd Te)、硫化鉛(CdS/Pb S)太陽能電池和銅銦鎵硒(CdS/Cu In Se2)太陽能電池等等,硫化鎘(CdS)都承擔窗口層的作用,碲化鎘(Cd Te),硫化鉛(Pb S)和銅銦鎵硒(Cu In Se2)則作為光吸收層。其中CdS層的結(jié)晶質(zhì)量及其與光吸收層所形成異質(zhì)結(jié)的質(zhì)量,在很大程度上決定著電池模塊的光電轉(zhuǎn)換效率。因此,高質(zhì)量CdS薄膜的制備及其性能研究具有重要的意義。本文采用化學水浴沉積方法制備CdS納米薄膜。首先,制備CdS薄膜以及研究制備過程中所存在的影響薄膜質(zhì)量的因素,同時對CdS薄膜進行表征、光吸收和光電化學性能的研究;然后,對其進行Zn摻雜的研究以及對CdS薄膜的影響。主要的工作為:(1)以FTO為基底,采用化學水浴沉積方法,鎘鹽提供鎘源,硫脲提供硫源,銨鹽作為緩沖劑并且為鎘源提供絡合劑制備CdS薄膜。研究了在制備過程中化學水浴沉積溫度和沉積時間對薄膜的影響,發(fā)現(xiàn)隨著沉積時間延長CdS納米顆粒變大,薄膜厚度增加,致密性增強,光吸收強度呈現(xiàn)增加的規(guī)律,短路電流密度呈現(xiàn)先增加后減小的規(guī)律。當沉積時間為105min時,CdS薄膜的短路電流密度最大,短路電流密度為1.15m A/cm2,開路電壓為0.76V,光電化學轉(zhuǎn)換效率η為0.323%,此時薄膜的厚度約為170nm。保持其他的沉積條件不變,并保持沉積時間為105min,改變沉積溫度,發(fā)現(xiàn)隨著沉積溫度增加,CdS納米顆粒數(shù)量增加,同時薄膜厚度增加,光吸收強度呈現(xiàn)增加的規(guī)律,短路電流密度呈現(xiàn)先增加后減小的規(guī)律。當沉積溫度為80℃時,薄膜的短路電流密度最大,此時薄膜的短路電流密度為1.2m A/cm2,開路電壓為0.75V,光電化學轉(zhuǎn)換效率η為0.335%,此時薄膜的厚度約為180nm。這是因為隨著沉積的時間增加以及沉積溫度的增加,CdS納米顆粒增大,薄膜的光吸收強度增加,從而產(chǎn)生更多光生電子。而且隨著沉積時間和溫度的增加,CdS薄膜致密性增強,使得顆粒全部覆蓋在FTO表面,保護FTO不與電解液直接接觸,降低了光生載流子的結(jié)合率,從而提高了電荷的收集的效率。同時,研究了熱處理溫度對薄膜質(zhì)量的影響,通過XRD比對發(fā)現(xiàn)隨著熱處理溫度的增加,薄膜的結(jié)晶性變好。(2)用Zn摻雜CdS薄膜,提高薄膜的光電化學性能以及CdS薄膜的穩(wěn)定性。同樣采用化學水浴沉積方法沉積CdS薄膜,研究發(fā)現(xiàn)Zn摻雜對薄膜質(zhì)量有著重要的影響,Zn摻雜后薄膜的形貌和結(jié)構(gòu)幾乎沒有變化,但是,相比于單純的CdS薄膜,光吸收性能增強,光電性能變好,薄膜的短路電流密度為1.43m A/cm2,開路電壓為0.9V,光電化學轉(zhuǎn)換效率η為0.49%,薄膜的厚度約為180nm。而且通過I-t測試,與單純的CdS相比,Zn摻雜的CdS薄膜的短路電流密度隨時間變化不明顯,說明Zn摻雜的CdS薄膜穩(wěn)定性好于未摻雜的CdS薄膜。
[Abstract]:In this paper , CdS thin films were prepared by chemical water bath deposition . The results showed that the CdS films were characterized by increasing the deposition time , the short - circuit current density was 1.15m A / cm 2 , the open - circuit voltage was 0.76 V , the photoelectric conversion efficiency 畏 was 0.323 % , while the film thickness was about 170 nm . The deposition time was kept unchanged , and the deposition temperature was changed . The results show that the short - circuit current density of the thin film is 1 . 2m A / cm 2 , the open - circuit voltage is 0 . 75V , the photoelectric conversion efficiency 畏 is 0 . 335 % .

【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O484;TM914.4

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本文編號：1707366