能源是工業(yè)發(fā)展乃至全球社會發(fā)展的必需品,而現(xiàn)在使用最多的化石能源一方面燃燒后對環(huán)境會產(chǎn)生很嚴重的污染,另一方面也面臨枯竭的趨勢。尋找可再生且無污染的清潔能源迫在眉睫。作為一種非常有發(fā)展前景的綠色能源,太陽能已經(jīng)被廣泛利用,成為人類最重要的能源來源之一。太陽能電池是太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的核心器件,其中薄膜太陽能電池因其在原材料消耗與光電轉(zhuǎn)化效率上的優(yōu)勢,在近些年來受到廣泛關(guān)注。銅鋅錫硫Cu2Zn Sn S4（CZTS）半導體化合物憑借其原材料蘊藏豐富、無毒無害并且具有合適的直接帶隙（1.4-1.6e V）和可見光區(qū)較高的光吸收系數(shù)（≥104cm-1）,成為了制備高效率薄膜太陽能電池的理想材料。本文分別采用磁控濺射物理氣相沉積和旋涂化學液相沉積兩種方法在Mo玻璃上生長CZTS吸收層,通過化學水浴法沉積Cd S緩沖層,以及磁控濺射法生長本征Zn O和ITO窗口層,制備出完整的CZTS太陽能電池。在CZTS吸收層薄膜制備的過程中,硫化工藝對于材料的生長至關(guān)重要,硫化過程直接決定了晶粒大小、擇優(yōu)取向晶面等晶體性質(zhì),以及微觀形貌和化學計量比等。此外,多層薄膜器件結(jié)構(gòu)中Mo/CZTS和CZTS/Cd... 

【文章來源】：云南師范大學云南省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

CZTS晶體結(jié)構(gòu)演化示意圖[12]

緒論4的掃描下，衍射峰十分相似。這些二次相對于電池效率的提升有著有害的影響[19]。Katagiri等人在研究中僅僅在定量為：[Cu/(Zn+Sn):0.76-0.90,Zn/Sn:1.1-1.3，Cu/Sn=1.8-2.0]的很小的范圍內(nèi)才能獲得高效率的CZTS太陽能電池，而這個范圍則被稱為有效成分區(qū)域[20]。圖1.2CZTS單一相存在的化學穩(wěn)定區(qū)域[18]在多元化合物中，往往會出現(xiàn)很多的本征缺陷，例如空位缺陷（Vacancies）、替位缺陷（Antisites）和間隙（Interstitials）等。從圖1.3給出了CZTS的能級圖，在能級圖中可以看出CZTS中的受主能級的銅鋅反位缺陷（CuZn）的形成能是最低的。這和之前提到的Cu原子和Zn原子的原子半徑有關(guān)，它們的原子半徑十分接近，所以易發(fā)生相互替代。CZTS中受主缺陷的形成能普遍低于施主缺陷，這說明CZTS材料中受主缺陷能自發(fā)形成。所以CZTS最終由受主缺陷決定p型導電。如圖1.4，每個缺陷對應的離化能是不同的，根據(jù)不同缺陷離化能不同可以判別缺陷對于CZTS的影響是有利還是有弊的。圖中發(fā)現(xiàn)，成能最低的受主缺陷CuZn的離化能級比VCu大，這對空穴-電子的分離是不利的。所以適當?shù)臏p少Cu的含量可以有效的抑制CuZn的產(chǎn)生，從而促進空穴-電子的分離。但是當Cu含量過低時ZnCu會增多，載流子的輸運受到影響。除了這些缺陷，深能級缺陷(CuSn、ZnSn、VS、SnCu)會作為復合中心使載流子復合，對于CZTS太陽能電池性能提升產(chǎn)生不利影響。

CZTS中的形成能[17]

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2909198