【摘要】：本文采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)對石墨烯(graphene,G)進行表面修飾,以單丁基三氯化錫(MBTC)、氟化銨(NH_4F)作為錫源和氟源,采用噴霧熱解法在玻璃基底上制備了FTO-G復合薄膜,利用X射線衍射儀、場發(fā)射掃描電鏡、拉曼光譜儀、紫外光電子能譜、紫外-可見分光光度計、四探針電阻儀和霧度儀分析了其結構、形貌和光電性能,主要研究了石墨烯的分散方法、復合薄膜微觀應變、微結構和光電性能隨石墨烯濃度、基底溫度和膜厚的變化規(guī)律,并對復合薄膜表面花狀團簇結構的形成機理、復合薄膜內(nèi)石墨烯和SnO_2顆粒接觸特性進行了分析。主要研究結果如下:聚乙烯吡咯烷酮(PVP)對石墨烯具有較好的分散作用,且對復合膜性能的影響較小,對石墨烯進行表面改性且不影響復合膜光電性能和結構時,PVP的加入量應為PVP/MBTC≤1 wt.%。FTO-G復合薄膜表面呈現(xiàn)金字塔顆粒和花狀微納團簇結構形成的雙織構形貌。石墨烯的褶皺可以作為SnO_2顆粒生長的“粗糙基底”,使FTO薄膜顆粒能夠生長形成花狀團簇結構,并展現(xiàn)出基底石墨烯的褶皺特征和痕跡�；顖F簇結構的尺寸與石墨烯尺寸和膜厚有關。這種形貌有利于提高霧度,在530℃下復合薄膜獲得最高的霧度值,為36.08%。接觸特性研究表明,石墨烯和FTO薄膜晶粒之間存在肖特基接觸。FTO薄膜與FTO-2.5G薄膜的功函數(shù)僅僅相差0.05 eV,復合薄膜內(nèi)石墨烯和FTO薄膜顆粒接觸良好。FTO-G復合薄膜內(nèi)的微觀應變因引入石墨烯而發(fā)生改變。在470-530℃時,FTO-G復合薄膜內(nèi)表現(xiàn)為張應變,隨著基底溫度的升高,張應變先增大后減小。隨著膜厚的增加,復合薄膜內(nèi)的有效應變由壓應變轉(zhuǎn)變?yōu)閺垜儭?br>【圖文】：

而氟摻二氧化錫薄膜（F:SnO2, FTO）作為最常用的薄膜太陽能電池前電極，受研究者們關注，知名的公司如日本的旭硝子、英國的皮爾金頓等可以進行在線面積鍍制 FTO 膜，薄膜質(zhì)量領先世界，但是 FTO 薄膜光電性能尚不如 ITO（錫摻氧化銦）薄膜，仍需進一步改進。如何改一步改進 FTO 薄膜的光電性能，使之更地應用于太陽能電池，對于新能源發(fā)展有重要意義。1.2 薄膜太陽能電池1.2.1 薄膜太陽能電池的工作原理單結硅薄膜太陽能電池結構簡單，以透明玻璃作襯底，在玻璃上沉積絨面的明導電氧化物（TCO）薄膜，如 FTO 薄膜，然后再分別沉積 p 型層、吸收層和 層構成 p-i-n 結，背電極常常采用 AZO 薄膜和金屬（銀或鋁）雙層結構，，如下圖 1-所示。

第 1 章 緒 論.3.2 FTO 薄膜的研究現(xiàn)狀SnO2的晶體結構有5種：金紅石型（Tetragonal, P42/mnm）、CaCl2型（Orthorhombic,nnm）、黃鐵礦型（Cubic, Pa-3）、正交系 ZrO2型（Orthorhombic, Pbca）、正交系bCl2型（Orthorhombic, Pnam）[18]，其對應晶體結構如圖 1-2 所示。金紅石型 SnO2直接帶隙半導體，其晶格參數(shù) a0=b0=4.737 ，c0=3.186 ，在 SnO2晶胞中（如圖2），Sn 和 O 原子構成了正八面體結構，Sn 原子位于八面體中心，O 原子則處于個頂點處，Sn 原子的配位數(shù)為 6，O 原子的配位數(shù)為 3。實際上完全理想不導電的nO2薄膜不存在，實驗獲得的本征 SnO2薄膜因為膜內(nèi)部分 Sn 和 O 原子受到雜質(zhì)離摻雜、缺氧等因素影響，出現(xiàn)間隙原子或者形成氧空位[19]，產(chǎn)生了晶體結構缺陷， SnO2內(nèi)具有一定數(shù)量的載流子，可以導電。
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM914.4;TB383.2

【參考文獻】

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本文編號：2631287