Cu-Sn-S及Cu2ZnSnS4薄膜的連續(xù)離子層吸附反應法制備及光電性能研究.pdf

1、太陽能光伏發(fā)電是解決能源危機和環(huán)境污染問題的有效途徑。在各種光電轉(zhuǎn)換材料中，金屬硫化物薄膜以其轉(zhuǎn)換效率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)良性質(zhì)成為研發(fā)的熱點。采用連續(xù)離子層吸附反應(SILAR)法制備多元金屬硫化物薄膜具有易于化學計量調(diào)控、可大面積連續(xù)成膜、非真空和低成本等優(yōu)勢，具有良好的發(fā)展前景。
　　本論文采用連續(xù)離子層吸附反應法制備Cu-Sn-S和Cu2ZnSnS4薄膜并研究了其光電性能，得到以下主要結(jié)果:
　　(1)通過控制前驅(qū)體溶液

2、的濃度和后續(xù)熱處理的溫度，得到了Cu2SnS3、Cu5Sn2S7和Cu3SnS4三種不同晶體結(jié)構(gòu)的薄膜。通過表征薄膜的光學、電學和熱電性能，發(fā)現(xiàn)三種薄膜的光吸收系數(shù)都在104cm-1以上，禁帶寬度在1.02-1.47eV之間，載流子濃度和載流子遷移率均可以達到1019cm-3和10cm2V-1s-1的數(shù)量級，具有優(yōu)良的光學和電學性質(zhì)，并且發(fā)現(xiàn)了Cu3SnS4和Cu5Sn2S7薄膜具有應用于熱電轉(zhuǎn)換領(lǐng)域的潛力。
　　(2)采用疊層結(jié)

3、構(gòu)制備CZTS薄膜，研究了熱處理制度及預制層疊層順序?qū)Ρ∧ば阅芗半姵仄骷实挠绊?，發(fā)現(xiàn)了580℃溫度下保溫60min，采用Mo/ZnS/Cu2SnS3的疊層更有利于制備性能優(yōu)良的薄膜和電池器件。最終優(yōu)化以上制備條件，得到了效率4.26％的CZTS薄膜太陽電池器件，這是目前報道基于SILAR法制備CZTS太陽電池的最高效率。
　　(3)制備了以Mo箔為基底的柔性CZTS薄膜太陽電池，研究了疊層結(jié)構(gòu)對柔性基底上薄膜性能及器件效率的影