能源是工業(yè)發(fā)展乃至全球社會(huì)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(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生很嚴(yán)重的污染,另一方面也面臨枯竭的趨勢(shì)。尋找可再生且無(wú)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(yáng)能已經(jīng)被廣泛利用,成為人類最重要的能源來(lái)源之一。太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)化為電能的核心器件,其中薄膜太陽(yáng)能電池因其在原材料消耗與光電轉(zhuǎn)化效率上的優(yōu)勢(shì),在近些年來(lái)受到廣泛關(guān)注。銅鋅錫硫Cu2Zn Sn S4（CZTS）半導(dǎo)體化合物憑借其原材料蘊(yùn)藏豐富、無(wú)毒無(wú)害并且具有合適的直接帶隙（1.4-1.6e V）和可見(jiàn)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(yáng)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(xué)液相沉積兩種方法在Mo玻璃上生長(zhǎng)CZTS吸收層,通過(guò)化學(xué)水浴法沉積Cd S緩沖層,以及磁控濺射法生長(zhǎng)本征Zn O和ITO窗口層,制備出完整的CZTS太陽(yáng)能電池。在CZTS吸收層薄膜制備的過(guò)程中,硫化工藝對(duì)于材料的生長(zhǎng)至關(guān)重要,硫化過(guò)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(xué)計(jì)量比等。此外,多層薄膜器件結(jié)構(gòu)中Mo/CZTS和CZTS/Cd... 

【文章來(lái)源】：云南師范大學(xué)云南省

【文章頁(yè)數(shù)】：65 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(duì)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(yáng)能電池，而這個(gè)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(xué)穩(wěn)定區(qū)域[18]在多元化合物中，往往會(huì)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(jí)圖，在能級(jí)圖中可以看出CZTS中的受主能級(jí)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(shuō)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(dǎo)電。如圖1.4，每個(gè)缺陷對(duì)應(yīng)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(duì)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(jí)比VCu大，這對(duì)空穴-電子的分離是不利的。所以適當(dāng)?shù)臏p少Cu的含量可以有效的抑制CuZn的產(chǎn)生，從而促進(jìn)空穴-電子的分離。但是當(dāng)Cu含量過(guò)低時(shí)ZnCu會(huì)增多，載流子的輸運(yùn)受到影響。除了這些缺陷，深能級(jí)缺陷(CuSn、ZnSn、VS、SnCu)會(huì)作為復(fù)合中心使載流子復(fù)合，對(duì)于CZTS太陽(yáng)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(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2909198