太陽能光伏作為一種無污染、壽命長且不受地理限制的綠色能源,被認為是解決未來能源問題的有效途徑之一。近年來,世界光伏市場迅猛發(fā)展,但是,光伏發(fā)電的成本相對還比較高,因此降低發(fā)電成本就成為關(guān)鍵。由于薄膜電池技術(shù)具有原材料消耗少、能耗低、可大面積快速生產(chǎn)等優(yōu)點,成為國際學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界研究的熱點領(lǐng)域。CuInS2以其接近太陽光最佳匹配的禁帶寬度（1.5 eV）、較大的吸收系數(shù)、較高的理論轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點,是一種非常有潛力的薄膜電池材料。但是,目前CuInS2薄膜制備技術(shù)多采用真空方法,制造成本相對較高。本文探索了應(yīng)用金屬顆粒墨水制備CuInS2薄膜及太陽電池的方法。首先采用多元醇還原法制備銅、銦及銅銦合金金屬顆粒,然后進行金屬顆粒墨水、前驅(qū)體薄膜的制備和硫化過程等工藝的研究,制備了CuInS2薄膜太陽電池。全文取得了如下具有創(chuàng)新意義的結(jié)果：（1）采用多元醇還原法制備了銅、銦及銅銦合金納米顆粒。研究發(fā)現(xiàn)：反應(yīng)溫度和反應(yīng)速度是制備銦顆粒的主要因素,NaBH4在溶劑中的分解速度決定了生長時間,高分子添加劑能起到空間位阻作用但也會影響到顆粒的均勻性�；谝陨系恼J識,采用三乙醇胺（TEA）作為添加劑,結(jié)合... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 緒論
2 文獻綜述
    2.1 引言
    2.2 太陽電池的基本理論
        2.2.1 光生伏特效應(yīng)
        2.2.2 光電流
        2.2.3 光電壓
        2.2.4 太陽電池的輸出特性
        2.2.5 異質(zhì)結(jié)太陽電池
    2.3 主要的幾種薄膜太陽電池
        2.3.1 非晶硅薄膜太陽電池
        2.3.2 多晶硅/微晶硅薄膜太陽電池
        2.3.3 CdTe薄膜太陽電池
        2.3.4 CuInSe_2(CuIn_xGa_(1-x)Se_2)薄膜太陽電池
    2.4 CuInS_2薄膜的性質(zhì)及制備
        2.4.1 CuInS_2的性質(zhì)
        2.4.2 真空法制備CuInS_2薄膜
        2.4.3 銅銦合金的相轉(zhuǎn)變
        2.4.4 銅銦合金的硫化
        2.4.5 鈉和氧對硫化的作用
    2.5 非真空法制備制備CuInS_2薄膜
        2.5.1 噴涂熱解法(spray)制備CuInS_2薄膜
        2.5.2 離子層氣相反應(yīng)(ILGRA)法制備CuInS_2薄膜
        2.5.3 化學(xué)水浴法(CBD)制備CuInS_2薄膜
        2.5.4 電化學(xué)/化學(xué)鍍法沉積CuInS_2薄膜
        2.5.5 溶膠-凝膠(sol-gel)法制備CuInS_2薄膜
        2.5.6 顆粒/墨水法制備CuInS_2薄膜
    2.6 CuInS_2薄膜太陽電池
    2.7 本章總結(jié)
3 實驗內(nèi)容、設(shè)備及測試儀器
    3.1 實驗內(nèi)容
        3.1.1 金屬顆粒的制備
        3.1.2 金屬顆粒墨水、前驅(qū)體薄膜的制備
        3.1.3 熱處理及硫化裝置
        3.1.4 CuInS_2薄膜太陽電池的制備
    3.2 測試儀器和方法
        3.2.1 X射線衍射儀(XRD)
        3.2.2 透射電子顯微鏡(TEM)
        3.2.3 掃描電子顯微鏡(SEM)
        3.2.4 Raman散射譜測試
        3.2.5 X射線光電子譜(XPS)
        3.2.6 等離子發(fā)射光譜(ICP-AES)
        3.2.7 紫外-可見光吸收譜(UV-Vis)
        3.2.8 電池電流-電壓(I-V)特性曲線測試
4 金屬銦、銅銦合金顆粒的制備
    4.1 引言
    4.2 多元醇還原法制備金屬顆粒
        4.2.1 實驗路線
        4.2.2 實驗過程
        4.2.3 實驗結(jié)果
    4.3 反應(yīng)條件對銦顆粒的影響
        4.3.1 NaBH_4加入方式對銦顆粒形貌的影響
        4.3.2 不同反應(yīng)溫度對銦顆粒形貌的影響
        4.3.3 不同有機物添加劑種類對銦顆粒形貌的影響
        4.3.4 溶劑對銦顆粒形貌的影響
        4.3.5 反應(yīng)速度對銦顆粒形貌的影響
    4.4 快速注入法制備銦顆粒
        4.4.1 反應(yīng)溫度對制備銦顆粒形貌的影響
        4.4.2 氯化銦量(濃度)對銦顆粒形貌的影響
        4.4.3 反應(yīng)時間對銦顆粒的影響
        4.4.4 三乙醇胺(TEA)作為有機添加劑制備銦顆粒
    4.5 銅銦合金顆粒的制備
        4.5.1 不同銅銦比合金顆粒的制備
        4.5.2 反應(yīng)溫度對合金顆粒的影響
        4.5.3 反應(yīng)時間對合金顆粒的影響
        4.5.4 不同添加劑對銅銦顆粒影響
    4.6 本章小結(jié)
5 銅銦、銦顆粒的熱穩(wěn)定性
    5.1 引言
    5.2 銅銦顆粒的熱穩(wěn)定性
    5.3 銦顆粒的熱穩(wěn)定性
    5.4 氧化銦納米線的生長機理
    5.5 本章結(jié)論
6 前驅(qū)體薄膜及CuInS_2薄膜的制備
    6.1 引言
    6.2 化學(xué)水浴法結(jié)合后補銅/銦法制備CuInS_2薄膜
        6.2.1 硫化銅補銦法制備CuInS_2薄膜
        6.2.2 硫化銦補銅制備CuInS_2薄膜
    6.3 分層法和混合法制備銅銦金屬薄膜及CuInS_2薄膜
    6.4 本章結(jié)論
7 CuInS_2薄膜在硫化時的結(jié)構(gòu)變化
    7.1 引言
    7.2 實驗條件
    7.3 前驅(qū)體銅銦薄膜的形貌
    7.4 不同銅銦比例前驅(qū)體對CuInS_2薄膜的影響
    7.5 硫化溫度對CuInS_2薄膜的影響
    7.6 襯底對制備CuInS_2薄膜結(jié)構(gòu)的影響
    7.7 硫化后制備的CuInS_2薄膜的截面形貌
    7.8 摻鈉對CuInS_2薄膜結(jié)構(gòu)的影響
    7.9 不同硫源量對CuInS_2結(jié)構(gòu)的影響
    7.10 本章小結(jié)
8 CuInS_2薄膜太陽電池的制備與表征
    8.1 引言
    8.2 CdS緩沖層的制備
    8.3 窗口層的制備
    8.4 不同CdS層厚度對電池性能的影響
    8.5 阻擋層i-ZnO厚度對電池性能的影響
    8.6 CuInS_2薄膜太陽電池的非穩(wěn)定性
    8.7 本章結(jié)論
9 全文結(jié)論
參考文獻
作者簡歷及在學(xué)期間所取得的科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[5]太陽能電池能源成本分析與薄膜電池技術(shù)發(fā)展[J]. 張志堅,俞德慶,張玉林,許開芳.  云南冶金. 2008(06)
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[7]硅太陽電池材料的研究進展[J]. 王曉晶,班群,沈輝.  能源工程. 2002(04)



本文編號：3490432