采用硫醇溶液体系制备CZTSSe薄膜及其性能的研究

发布时间：2024-06-30 21:45

　　Cu2ZnSn(S,Se)4半导体材料因其低毒环保且组成元素在地壳中的储量丰富,适合大规模生产,且随着S与Se含量的不同可进行调整的光学带隙(1.0～1.5eV)和较高的光吸收系数>104cm-1)等优点而成为非常有潜力的制备太阳能电池的材料,备受国内外研究者的关注。其理论效率为32.2%,但目前所制备出来的最高的光电转换效率为12.6%,是2014年Mitzi课题组采用无水肼溶液法制备出来的,但是其中肼属于剧毒物质,对人对环境都有着极大的危害,不符合环保意识,因此发展绿色无危害溶剂成为大多数研究者们的目标。为了减少设备的使用成本,我们放弃了传统的在手套箱中沉积铜锌锡硫预制薄膜的方法,本文描述了一种经过优化的基于硫醇溶液体系的适合在空气中沉积的方法。在这种改良的方法中,金属盐类和硫脲作为初始材料,溶解在乙二醇甲醚和巯基乙酸的混合溶液中,最后形成一种均匀的前驱体溶液。铜锌锡硫预制薄膜可以通过在空气中旋涂前驱体溶液获得,并且在硒化后形成大晶粒的铜锌锡硫硒薄膜。下面是我所做的实验总结:1.发展了一种简单、低毒的分子前体溶液法来制备Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能。利用乙二醇甲醚-...

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图1-1Cu2ZnSn(S1-x,Sex)4薄膜的禁带宽度随x的变化[23]

内蒙古师范大学硕士学位论文5过[21]。因此可以知道，CZTS与CZTSe半导体的带隙值不一样[22]。可以在硒化过程中通过控制S与Se的比例来实现带隙值的调控。对于CZTSSe薄膜半导体，将Se/(S+Se)记为x，则Cu2ZnSn(S1-x,Sex)4的带隙值可用公式1-1来....

图2-1玻璃基底清洗流程

内蒙古师范大学硕士学位论文9首先需要清洗基底，实验采用的是20mm×20mm×1.1mm的钠钙玻璃作为基底。将钠钙玻璃放于PTFE清洗架上进行清洗，玻璃表面上的杂质清洗掉，清洗过程如图2-1所示：图2-1玻璃基底清洗流程Figure2-1Cleaningstepsofthesod....

图2-2(a)CZTS前体溶液制备工艺流程图；(b)用此溶液法溶解Co,Ni,Cu,Mg,Ca,Mn,Zn,Sn,Sb,La,Ce

内蒙古师范大学硕士学位论文10再往锥形瓶中缓慢滴加1.2ml的巯基乙酸，搅拌30min。等全部溶解变成橙红色溶液，往里加入3.3mmol的ZnCl2，搅拌10min，此过程没有颜色变化，等全部溶解，加入13.2mmol的硫脲，搅拌10min，全部溶解得到黄色澄清溶液。为了溶质能更....

图2-3CZTSSe前驱体溶液的TGA热重分析图

内蒙古师范大学硕士学位论文11混合溶液中，发现都能溶解，分别形成各自的前驱体溶液。预制薄膜的制备是将铜锌锡硫前体溶液用3000r/min的旋涂速度旋涂在Mo层玻璃片上，时间为30s，紧接着，在加热台上进行烧结。为了选择最佳的烧结温度，对前驱体溶液做一个热重(TGA)分析。Ther....

本文编号：3999113