硒化銅鉍薄膜和硒化銻鉍薄膜的電沉積制備及性能表征.pdf

1、探索新型礦源豐富、環(huán)境友好的廉價(jià)薄膜太陽(yáng)電池材料是當(dāng)前太陽(yáng)電池研究的熱點(diǎn)。在各種薄膜材料制備方法中，電沉積法具有低成本、非真空和高效率等優(yōu)點(diǎn)，適合于薄膜太陽(yáng)電池的制備?；诒∧ぬ?yáng)電池材料的要求和制備方法的分析，本論文選擇硒化銅鉍和硒化銻鉍這兩種元素豐度高、低成本的金屬硒化物薄膜為研究對(duì)象，采用電沉積法制備，并對(duì)薄膜進(jìn)行表征，主要研究結(jié)論如下:
　　 1.首次采用電沉積法從酸性水溶液中制備出了硒化銅鉍薄膜。采用循環(huán)伏安法研究了薄

2、膜沉積的電化學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)銅和鉍均是以欠電位沉積方式進(jìn)入薄膜。研究了主要電沉積工藝參數(shù)對(duì)硒化銅鉍薄膜成分和形貌的影響，發(fā)現(xiàn)沉積電位和pH值對(duì)薄膜成分和形貌影響顯著，而沉積溫度影響較小。在沉積電位-0.22Vvs.SCE、溫度25℃和pH值1.5時(shí)可制備表面平整致密、化學(xué)計(jì)量組成為Cu1.09Bi1.42Se3且主晶相為Bi2Se3的薄膜，其光吸收系數(shù)超過5×104 cm-1，帶隙寬度為1.50±0.01 eV。多種電學(xué)表征結(jié)果表明，薄膜導(dǎo)

3、電類型為p型。其中，霍爾測(cè)試測(cè)得薄膜的載流子濃度、載流子遷移率和電阻率分別為2.5×1018～5.6×1019cm-3、0.16～1.40 cm2·V-1·s-1和70.2～175.8Ω·cm-1;光電化學(xué)測(cè)試表明薄膜具有良好的光電壓響應(yīng);Mott-Schottky測(cè)試測(cè)得薄膜平帶電位為-0.24±0.03 V vs.SCE，載流子濃度為8.9×1019 cm-3，與霍爾測(cè)試結(jié)果一致。
　　 2.采用電沉積法從酸性水溶液中制備了

4、硒化銻鉍薄膜。采用循環(huán)伏安法研究了薄膜沉積的電化學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)鉍是以欠電位沉積方式進(jìn)入薄膜，而銻未觀察到該行為;銻、鉍和硒可在-0.60～-0.30 V vs.SCE范圍實(shí)現(xiàn)共沉積。研究了主要電沉積工藝參數(shù)對(duì)硒化銻鉍薄膜成分和形貌的影響，發(fā)現(xiàn)沉積電位和pH值對(duì)薄膜成分和形貌影響顯著，而沉積溫度影響甚微。在沉積電位-0.40 V vs.SCE、溫度25℃和pH值1.5時(shí)可制備表面形貌較致密，化學(xué)計(jì)量組成為Sb1.03Bi0.97Se3的薄膜

5、;薄膜經(jīng)熱處理后成分變化不大，但結(jié)晶質(zhì)量得到極大改善，且為呈正交Pbnm(62)結(jié)構(gòu)的Bi摻雜Sb2Se3相;其光吸收系數(shù)高達(dá)105 cm-1，帶隙寬度為1.12±0.01eV。光電化學(xué)和Mott-Schottky測(cè)試表明，薄膜導(dǎo)電類型為n型，載流子濃度為1.1×1019 cm-3，平帶電位為-0.40±0.03 V vs.SCE，并具有顯著的光電流和光電壓響應(yīng)。另外，研究發(fā)現(xiàn)銻鉍原子比(Sb/Bi)變化對(duì)硒化銻鉍薄膜的晶型結(jié)構(gòu)和光學(xué)性