本文關(guān)鍵詞：銅鋅錫硫硒薄膜的硒化工藝及其光電性能研究

  更多相關(guān)文章： 薄膜太陽能電池 銅鋅錫硫硒 前驅(qū)體溶液法 旋涂 硒化

【摘要】：在過去的數(shù)十年中,基于銅銦鎵硒(CIGS)和碲化鎘(Cd Te)光吸收材料的電池器件是薄膜太陽能電池的研究重點(diǎn),然而由于鎘元素對環(huán)境的污染及銦元素的稀缺,廣大科研工作者致力于開發(fā)新的存儲量大、環(huán)境友好的光吸收材料。硫?qū)侔雽?dǎo)體化合物銅鋅錫硫硒(CZTSSe),由黃銅礦結(jié)構(gòu)的CIGS材料發(fā)展而來,具有與CIGS、Cd Te等光吸收材料相媲美的光電特性,且組成元素在地殼中含量豐富,價格低廉,引起了廣泛關(guān)注。目前,許多真空和非真空類方法被用來制備CZTSSe薄膜,其中前驅(qū)體溶液法是最常用的制備方法。這種方法具有低成本,低能耗,高產(chǎn)出,適用于大面積沉積等優(yōu)勢,有利于實現(xiàn)低成本、大規(guī)模生產(chǎn)。本論文采用非肼溶劑前驅(qū)體溶液法旋涂制備CZTSSe薄膜,通過優(yōu)化硒化條件(硒化裝置、硒化溫度、硒化時間、硒粉用量和硒化次數(shù)等)改善CZTSSe薄膜的結(jié)晶性,制備無小顆粒層的大晶粒CZTSSe薄膜。采用表面光電壓測試、電阻率測試等檢測方法對不同結(jié)晶性的CZTSSe薄膜的光電性能進(jìn)行表征,并組裝電池,研究吸收層結(jié)晶性的改善對電池性能的影響。本論文主要開展了以下3個方面的工作:1.制備CZTSSe薄膜:本論文以乙醇為溶劑,依次溶解Cu2O,Sn Cl4·5H2O,Zn Cl2·2H2O于1-丁基二硫代氨基甲酸(1-丁胺與二硫化碳的反應(yīng)產(chǎn)物)的乙醇溶液中,得到含有銅、鋅、錫、硫元素的前驅(qū)體溶液。隨后經(jīng)數(shù)次旋涂制膜/低溫預(yù)燒處理后得到前驅(qū)體薄膜。最后,上述前驅(qū)體薄膜經(jīng)高溫硒化處理后,得到CZTSSe薄膜。2.制備大晶粒CZTSSe薄膜:本論文通過對影響薄膜結(jié)晶性的因素:硒化裝置、硒化時間、硒化溫度、硒粉用量和硒化次數(shù)等條件進(jìn)行優(yōu)化,采用XRD、Raman、SEM和EDS等檢測方法對樣品進(jìn)行表征,結(jié)果表明,我們成功地制備出純相的鋅黃錫礦結(jié)構(gòu)大晶粒CZTSSe薄膜。3.性能表征及器件組裝:本論文采用表面光電壓測試、電阻率測試對不同結(jié)晶性的CZTSSe薄膜(納米顆粒薄膜、上層為大晶粒層下層為納米顆粒層的雙層結(jié)構(gòu)薄膜、大晶粒薄膜)的光電傳輸性能進(jìn)行表征,結(jié)果表明,大晶粒薄膜的光電傳輸性能明顯優(yōu)于納米顆粒薄膜和雙層結(jié)構(gòu)薄膜的性能。最后,采用鈉鈣玻璃/Mo背接觸層/CZTSSe光吸收層/Cd S緩沖層/Zn O窗口層/Al柵電極的器件結(jié)構(gòu)組裝電池,電池的有效面積為0.5 cm2,得到最高為2.13%的電池效率。這些工作在制備大晶粒銅鋅錫硫硒薄膜方面提供了依據(jù),為實現(xiàn)銅鋅錫硫硒薄膜電池效率進(jìn)一步提升奠定基礎(chǔ),并對未來薄膜電池的相關(guān)研究工作提供一些思路和啟示。
【關(guān)鍵詞】：薄膜太陽能電池 銅鋅錫硫硒 前驅(qū)體溶液法 旋涂 硒化
【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.2;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-25
• 1.1 引言9
• 1.2 太陽能電池簡介9-12
• 1.2.1 工作原理9-10
• 1.2.2 太陽能電池性能表征10-11
• 1.2.3 太陽能電池的分類11-12
• 1.3 CZTSSe薄膜太陽能電池12-17
• 1.3.1 CZTSSe薄膜太陽能電池的典型結(jié)構(gòu)12-16
• 1.3.2 CZTSSe薄膜電池的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢16-17
• 1.4 本論文的選題依據(jù)和主要工作17-21
• 1.4.1 選題依據(jù)17-18
• 1.4.2 主要工作18-21
• 參考文獻(xiàn)21-25
• 第二章 大晶粒銅鋅錫硫硒薄膜的制備與表征25-47
• 2.1 引言25-26
• 2.2 實驗部分26-27
• 2.3 結(jié)果與討論27-42
• 2.3.1 CZTSSe薄膜的制備及表征27-30
• 2.3.2 優(yōu)化硒化條件制備大晶粒CZTSSe薄膜30-42
• 2.3.3 不同結(jié)晶形貌CZTSSe薄膜比表面積測試42
• 2.4 本章小結(jié)42-44
• 參考文獻(xiàn)44-47
• 第三章 銅鋅錫硫硒薄膜的光電性能表征及電池組裝47-61
• 3.1 引言47-48
• 3.2 實驗部分48-49
• 3.2.1 試劑與儀器48
• 3.2.2 實驗流程48-49
• 3.3 結(jié)果與討論49-56
• 3.3.1 CZTSSe薄膜吸收層的光電性能表征及應(yīng)用49-53
• 3.3.2 CZTSSe薄膜電池的組裝及效率測試53-56
• 3.4 本章小結(jié)56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 第四章 總結(jié)與展望61-63
• 4.1 工作總結(jié)61
• 4.2 工作展望61-63
• 致謝63-65
• 碩士期間發(fā)表和已完成的工作65-66

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 桂林電器科學(xué)研究所聚萘酯薄膜課題組;;聚萘酯薄膜研制及其性能[J];絕緣材料通訊;1982年02期

2 沈萬良;;聚脂薄膜繪圖性能及其成圖方法[J];吉林地質(zhì);1983年02期

3 張雅麗;;冷卻對薄膜性能的影響[J];塑料;1981年02期

4 胡又牧;關(guān)于橡膠分散體的薄膜形成問題[J];高分子通訊;1959年06期

5 元容基;張承志;喬志輝;;薄膜級聚酯的研制[J];聚酯工業(yè);1989年Z1期

6 王浩，鄒積巖，，程禮椿，林金銘;宏觀顆粒影響薄膜性能的機(jī)理分析[J];華中理工大學(xué)學(xué)報;1995年10期

7 高學(xué)文;;流涎尼龍——6薄膜的試制[J];現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用;1989年02期

8 羅仲寬,李明,劉劍洪,洪偉良,劉玉;氧化鎘薄膜的制備與性質(zhì)研究[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報;2003年06期

9 崔彩娥,繆強(qiáng),潘俊德;薄膜與基體間的附著力測試[J];電子工藝技術(shù);2005年05期

10 張恒光;楊福馨;盧葉;;熱能觸發(fā)式變色薄膜研制和性能的研究[J];包裝工程;2013年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;論文展示 七、薄膜與厚膜制備技術(shù)與科學(xué)[A];第十四屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2006年

2 丁雷;王樂;滕蛟;于廣華;;退火對Ta/AlO_x/NiFe/AlO_x/Ta超薄薄膜性能影響的研究[A];2008全國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2008年

3 文峰;黃楠;孫鴻;劉艷文;;直流磁過濾弧源沉積合成不同N分壓下的C:N薄膜性能研究[A];第五屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

4 夏慧;;薄膜與貴金屬靶材[A];TFC’03全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2003年

5 吳艷萍;冷永祥;黃楠;白彬;張鵬程;;基體偏壓對CrN_x薄膜性能影響研究[A];TFC'07全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2007年

6 王錦標(biāo);杜一帥;楊蘋;黃楠;;退火對于氧化鈦薄膜表面化學(xué)態(tài)和表面能的影響[A];2010中國·重慶第七屆表面工程技術(shù)學(xué)術(shù)論壇暨展覽會論文集[C];2010年

7 楊小飛;方亮;殷波;;退火處理對溶膠-凝膠法制備AZO薄膜性能的影響[A];中國真空學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2008年

8 彭香藝;劉偉;吳瓊;蔡瑜琨;莫曉亮;陳國榮;;噴霧熱解法制備CuInS_2薄膜[A];第八屆華東三省一市真空學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2013年

9 曹麗冉;陳新亮;薛俊明;張德坤;孫建;趙穎;耿新華;;氧分壓對低溫制備In_2O_3:Sn薄膜性能的影響[A];第十屆中國太陽能光伏會議論文集：迎接光伏發(fā)電新時代[C];2008年

10 許生;顏遠(yuǎn)全;;ITO薄膜性能及制成技術(shù)的發(fā)展[A];TFC’03全國薄膜技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2003年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 本報記者 齊芳;“黃金薄膜”在我國上天入地[N];光明日報;2011年

2 符朝貴 王德成;原料的輸送和干燥對薄膜生產(chǎn)的影響[N];中國包裝報;2005年

3 旺仁;一公司開發(fā)出薄膜擠壓新技術(shù)[N];中國包裝報;2000年

4 馮樹銘;江蘇中達(dá)集團(tuán)大力開發(fā)PET薄膜新品初見成效[N];中國包裝報;2006年

5 陳昌杰;功能性薄膜的特點(diǎn)及應(yīng)用[N];中國包裝報;2007年

6 蔣維;流延聚丙烯薄膜的質(zhì)量控制分析[N];中國包裝報;2005年

7 陳昌杰;PE樹脂及助劑對PE薄膜性能的影響[N];中國包裝報;2004年

8 符朝貴 王德成;原料的輸送和干燥對薄膜生產(chǎn)的影響[N];中國包裝報;2005年

9 蔣明發(fā);APTIV薄膜應(yīng)用于汽車標(biāo)簽封膜[N];中國紡織報;2009年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 郝常山;磁控濺射ZnO:Al(H)薄膜中的缺陷對電學(xué)性能和光學(xué)性能的影響機(jī)制研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 孫智勇;層狀無機(jī)超分子材料取向薄膜的組裝及性能研究[D];北京化工大學(xué);2012年

3 王佃剛;脈沖激光沉積羥基磷灰石/生物玻璃復(fù)合薄膜的研究[D];山東大學(xué);2009年

4 徐任信;壓電陶瓷/聚合物復(fù)合材料薄膜的極化與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2005年

5 李汝冠;低損耗BZN/BST介電薄膜及微波變?nèi)莨芗夹g(shù)研究[D];電子科技大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚偉;粉末涂覆法制備銅銦鎵硒薄膜[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2015年

2 高鳳全;TiO_2薄膜的制備、改性及其光催化性能研究[D];南京理工大學(xué);2015年

3 趙騎;柔性透光自清潔薄膜的制備及性能研究[D];蘭州大學(xué);2015年

4 盧鑫;SrMnO_3薄膜的制備及物性研究[D];蘇州大學(xué);2015年

5 吳冷西;Ni-Ti-Hf高溫形狀記憶合金薄膜的制備與表征[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 王苗;基于穩(wěn)定固溶體團(tuán)簇模型的無擴(kuò)散阻擋層Cu-Ni-M三元薄膜[D];大連理工大學(xué);2015年

7 邵茜;擴(kuò)散工藝制備TiNi薄膜和Ti/Ni擴(kuò)散偶及Ti-Ni系互擴(kuò)散行為的研究[D];上海交通大學(xué);2015年

8 陳紅麗;銅鋅錫硫硒薄膜的硒化工藝及其光電性能研究[D];河南大學(xué);2015年

9 張燕杰;農(nóng)用纖維素薄膜的制備與性能研究[D];江南大學(xué);2012年

10 周超;聚苯并咪唑酰亞胺薄膜及其單體的制備與性能研究[D];東華大學(xué);2011年

本文編號：997035