本文關(guān)鍵詞：n型氧化亞銅薄膜的制備、摻雜及性能研究

  更多相關(guān)文章： 電化學(xué)沉積 n型氧化亞銅薄膜 摻雜 光電性能

【摘要】：從20世紀(jì)七十年代開始,國內(nèi)外很多研究學(xué)者就因?yàn)檠趸瘉嗐~的直接能帶結(jié)構(gòu),高效,價(jià)格便宜及豐富的原材料等諸多優(yōu)點(diǎn)而對氧化亞銅作了很多研究。磁控濺射法,高溫氧化法以及陽極氧化法制備出來的氧化亞銅均為p型的,至今沒有很好的辦法制備得到n型氧化亞銅薄膜。由于氧化亞銅薄膜異質(zhì)結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率都比較低,至今所報(bào)導(dǎo)的具有最高光電轉(zhuǎn)化效率的氧化亞銅基太陽能電池僅為n型氧化鋅/p型氧化亞銅電池效率僅為5%。因此,通過有效控制氧化亞銅的導(dǎo)電類型,提高氧化亞銅薄膜的光電性能并在此基礎(chǔ)上再制備出氧化亞銅同質(zhì)結(jié)的太陽能電池是提高轉(zhuǎn)換效率的有效途徑之一。本論文采用三電極體系電化學(xué)沉積法制備n型氧化亞銅薄膜并對其進(jìn)行了摻雜處理。利用XRD,FESEM,UV-Vis對制備得到的氧化亞銅薄膜的晶體結(jié)構(gòu),表面形貌,禁帶寬度進(jìn)行了表征。此外,通過電容-電壓和瞬態(tài)光電流響應(yīng)測試對其光電性能進(jìn)行了分析。具體工作如下：1.采用三電極體系電化學(xué)沉積法,以ITO透明導(dǎo)電玻璃作為工作電極,在硫酸銅-乳酸溶液體系中,確定了當(dāng)電解液的pH為8.5,9,10時(shí)可以制備得到n型氧化亞銅薄膜。另外,研究了沉積溫度與退火溫度對n型氧化亞銅薄膜的晶體結(jié)構(gòu)及光電性能的影響。研究結(jié)果表明,沉積溫度的升高有利于氧化亞銅晶體的生長,退火溫度的升高能夠改善氧化亞銅薄膜的光電性能。當(dāng)沉積溫度為60℃,退火溫度為400℃時(shí),晶體生長良好,光電性能最好。2.在上述基礎(chǔ)上,通過對氧化亞銅薄膜進(jìn)行Al2+,Zn2+,Cd2+,NO3-,CO2+,Cl"摻雜以改善其光電性能。利用瞬態(tài)光電流響應(yīng)和電容-電壓法分析摻雜離子對氧化亞銅薄膜的導(dǎo)電類型,光電流密度,載流子濃度的影響,并對其原因進(jìn)行探究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：上述離子摻雜不會(huì)改變氧化亞銅薄膜的導(dǎo)電類型,但是會(huì)提高氧化亞銅薄膜的載流子濃度及光電流密度。其中,摻雜130mM Zn2+的氧化亞銅薄膜的光電性能最好：光電流密度為0.1mA/cm2,載流子濃度為3.54x1019 cm-3,分別比未摻雜的提高了近11倍和9倍。3.著重研究了摻雜不同濃度Zn2+對氧化亞銅薄膜組織結(jié)構(gòu)與光電性能的影響。電感耦合分析結(jié)果表明：Zn2+已經(jīng)成功地?fù)饺胙趸瘉嗐~薄膜中。并且Zn2+的摻入會(huì)將氧化亞銅薄膜的禁帶寬度由2.2eV降低至1.8eV。此外,Zn2+的摻雜會(huì)大幅提高氧化亞銅薄膜的光電流密度和載流子濃度,當(dāng)Zn2+的摻雜量為160mM時(shí),達(dá)到最大值,分別為0.13mA/cm2和4×1019m-3。
【關(guān)鍵詞】：電化學(xué)沉積 n型氧化亞銅薄膜 摻雜 光電性能
【學(xué)位授予單位】：景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.2;TM914.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 文獻(xiàn)綜述8-16
• 1.1 前言8-9
• 1.2 太陽能電池的簡介9-10
• 1.3 氧化亞銅的簡介10-14
• 1.3.1 氧化亞銅的基本性質(zhì)10-11
• 1.3.2 氧化亞銅薄膜的制備方法11-14
• 1.3.3 氧化亞銅在太陽能電池的應(yīng)用14
• 1.4 提高氧化亞銅薄膜光電性能的方法14-15
• 1.5 本論文主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分16-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)主要試劑與儀器16-17
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)所用的主要試劑16
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)所用的主要儀器16-17
• 2.2 Cu_2O薄膜的制備17-19
• 2.2.1 制備方法17
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)過程17-19
• 2.3 氧化亞銅薄膜的表征19-20
• 2.3.1 X射線衍射儀(XRD)19
• 2.3.2 場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)19-20
• 2.3.3 電感耦合等離子體光譜分析(ICP)20
• 2.3.4 紫外可見光透射光譜儀計(jì)(UV-Vis)20
• 2.4 氧化亞銅薄膜的性能測試20-24
• 2.4.1 瞬態(tài)光電流響應(yīng)測試(I-T)21-22
• 2.4.2 電容-電壓測試(C-V)22-24
• 第三章 n型氧化亞銅薄膜的制備及性能研究24-35
• 3.1 引言24
• 3.2 實(shí)驗(yàn)過程24
• 3.3 電沉積Cu_2O原理分析24-25
• 3.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論25-34
• 3.5.1 pH的影響25-30
• 3.5.2 溫度的影響30-32
• 3.5.3 退火的影響32-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第四章 離子摻雜氧化亞銅薄膜的性能研究35-50
• 4.1 引言35
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過程35
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論35-48
• 4.3.1 Li_2(SO_4)摻雜對Cu_2O薄膜的影響35-37
• 4.3.2 CuCl_2摻雜對Cu_2O薄膜的影響37-40
• 4.3.3 ZnSO_4摻雜對Cu_2O薄膜的影響40-41
• 4.3.4 CdSO_4摻雜對Cu_2O薄膜的影響41-43
• 4.3.5 Cu(NO_3)_2摻雜對Cu_2O薄膜的影響43-45
• 4.3.6 COSO_4摻雜對Cu_2O薄膜的影響45-47
• 4.3.7 Al_2(SO_4)_3摻雜對Cu_2O薄膜的影響47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-50
• 第五章 ZnSO_4摻雜氧化亞銅薄膜的性能研究50-60
• 4.1 引言50
• 4.2 實(shí)驗(yàn)過程50
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論50-58
• 4.4 本章小結(jié)58-60
• 第六章 結(jié)論與展望60-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-64

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李云良;田振輝;譚惠豐;;屈曲薄膜振動(dòng)分析[J];工程力學(xué);2008年11期

2 肖瀟;關(guān)富玲;程亮;;基于能量動(dòng)量方法的空間薄膜結(jié)構(gòu)的展開分析[J];工程力學(xué);2011年04期

3 譚惠豐;余建新;衛(wèi)劍征;;空間薄膜結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)測試研究最新進(jìn)展[J];實(shí)驗(yàn)力學(xué);2012年04期

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

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

3 秦國平;銦（銅）-氮共摻p型氧化鋅薄膜的制備和性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

4 何劍;氫化非晶硅薄膜結(jié)構(gòu)及其物理效應(yīng)[D];電子科技大學(xué);2015年

5 劉濤;納米鐵磁金屬粉體及鐵氧體薄膜微波磁共振特性研究[D];電子科技大學(xué);2014年

6 楊蒙蒙;VO_2外延薄膜的制備和相變機(jī)理研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

7 張化福;納米氧化釩薄膜的低溫制備及結(jié)構(gòu)與相變性能研究[D];電子科技大學(xué);2014年

8 王從磊;可壓縮流與充氣薄膜結(jié)構(gòu)耦合作用流場特性[D];南京航空航天大學(xué);2015年

9 郝桂杰;射頻集成納米軟磁薄膜的性能和應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2015年

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

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

，

本文編號(hào)：621082