本文關鍵詞：墨水涂覆法制備CZTS與NiO薄膜及其光電性能的研究

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【摘要】：如何以一種高效、低成本和可持續(xù)的方法利用分布廣泛的太陽能,一直是本世紀最重要的科學和技術挑戰(zhàn)之一。光電轉(zhuǎn)換材料和光能調(diào)控變色材料是太陽能材料的主要部分,成為當下研究的熱點。太陽能光電轉(zhuǎn)換材料主要是以半導體材料為基礎,利用光照產(chǎn)生電子-空穴對,在PN結上可以產(chǎn)生光電流和光電壓,從而實現(xiàn)太陽能光電轉(zhuǎn)換的目的。目前,Cu2ZnSnS4(CZTS)由于其合適的禁帶寬度,大的太陽光吸收系數(shù),成本低等優(yōu)點成為當下研究的熱點,而且需要的元素都是無毒高豐度的,是理想的薄膜太陽能電池材料。電致變色材料是一種光能調(diào)控變色材料,是指某些物質(zhì)在一定的電壓作用下,顏色會發(fā)生可逆的、持久的變化。由于NiO特有的電子結構以及天然呈現(xiàn)p型導電等特點,使其成為理想的陽極電致變色材料。本論文根據(jù)大量的資料調(diào)研和分析CZTS和NiO近期的一些研究和成果的基礎上,以一種低成本且利于產(chǎn)業(yè)化推廣的方法制備CZTS薄膜和NiO薄膜,并對其光電性能進行了研究。主要研究內(nèi)容如下:1、通過原位合成的方法配制出CZTS前驅(qū)體墨水,并用此墨水以旋涂的方法制備了CZTS薄膜,同時對墨水的生成機理以及薄膜的光電性能進行了研究。在墨水的形成過程中二甲基亞砜(DMSO)、硫代乙酰胺(TAA)都起到了關鍵的絡合作用,制備的CZTS薄膜表現(xiàn)出了優(yōu)異的光學性能,非常適合用于作為薄膜太陽能電池的吸收層。2、采用熱注入的方法,通過控制前驅(qū)體的濃度以及油酸的加入量制備出結構和成分可控的NiO納米晶,通過測試發(fā)現(xiàn)油酸的量對納米晶的成分和尺寸起著決定性的作用,硝酸鎳的量會對NiO納米晶的分散性有影響。3、用墨水涂覆法制備了NiO薄膜,并研究了其電致變色性能,通過測試發(fā)現(xiàn)300℃退火的薄膜在穩(wěn)定性和電致變色性能方面表現(xiàn)最優(yōu)。
【關鍵詞】：太陽能 薄膜 電致變色 墨水涂覆
【學位授予單位】：北京工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB383.2;TM914.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 CZTS薄膜太陽能電池9-16
• 1.1.1 太陽能電池簡介9-11
• 1.1.2 CZTS薄膜太陽能電池的研究進展及現(xiàn)狀11-12
• 1.1.3 CZTS薄膜太陽電池的制備方法12-16
• 1.2 NiO電致變色薄膜16-18
• 1.2.1 電致變色簡介16
• 1.2.2 NiO薄膜電致變色機理16-17
• 1.2.3 NiO電致變色薄膜的制備方法17-18
• 1.3 本論文研究的內(nèi)容及意義18-19
• 第2章 試驗方法與檢測手段19-25
• 2.1 實驗藥品19
• 2.2 主要儀器與設備19-20
• 2.3 實驗工藝20-21
• 2.3.1 CZTS墨水的制備與成膜20
• 2.3.2 熱注入法制備NiO納米晶20-21
• 2.3.3 NiO墨水的制備與成膜21
• 2.4 表征方法與原理21-24
• 2.4.1 X射線衍射測試（XRD）21-22
• 2.4.2 掃描電子顯微鏡(SEM)22
• 2.4.3 透射電子顯微鏡(TEM)22
• 2.4.4 傅里葉變換紅外光譜分析（FT-IR）22-23
• 2.4.5 紫外-可見吸收光譜分析（UV-Vis）23
• 2.4.6 拉曼光譜分析（Raman spectra）23
• 2.4.7 循環(huán)伏安測試（CV）23-24
• 2.6 本章小結24-25
• 第3章 墨水涂覆法制備CZTS薄膜及其性能的研究25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 實驗部分25-26
• 3.2.1 樣品的制備25-26
• 3.2.2 樣品的微觀形貌與結構表征26
• 3.3 結果與討論26-35
• 3.3.1 墨水的成型機理分析26-32
• 3.3.2 薄膜的結構和光電性能表征32-35
• 3.4 本章小結35-37
• 第4章 墨水涂覆法制備NiO薄膜及其性能的研究37-51
• 4.1 引言37-38
• 4.2 實驗部分38-40
• 4.2.1 樣品的制備38-40
• 4.2.2 樣品的微觀形貌與結構表征40
• 4.2.3 NiO薄膜的電致變色性能測試40
• 4.3 結果與討論40-48
• 4.3.1 納米晶的微觀形貌與結構表征40-42
• 4.3.2 NiO薄膜的微觀形貌與結構表征42-44
• 4.3.3 NiO薄膜的電致變色性能分析44-48
• 4.4 本章小結48-51
• 結論與展望51-53
• 參考文獻53-57
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文57-59
• 致謝59

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