FeS-,2-薄膜的織構(gòu)及光電性能.pdf

1、立方晶系的FeS<,2>具有合適的禁帶寬度，較高的光吸收系數(shù)，元素儲(chǔ)量豐富，環(huán)境相容性好，制備成本較低，是一種較有研究?jī)r(jià)值的新型太陽能電池材料。 本文采用Fe膜硫化法制備了FeS<,2>薄膜，研究了FeS<,2>薄膜的基底、厚度和硫化時(shí)間對(duì)薄膜織構(gòu)的影響，分析了不同晶粒尺寸的FeS<,2>對(duì)薄膜的電學(xué)性能和光學(xué)性能的影響。同時(shí)本文采用溶膠-凝膠法和浸漬提拉技術(shù)制TiO<,2>納米晶薄膜，采用電沉積硫化法在TiO<,2>多孔膜上制

2、備FeS<,2>薄膜，從而制備出FeS<,2>/TiO<,2>復(fù)合膜，并分析了不同電沉積時(shí)間和不同硫化溫度對(duì)FeS<,2>/TiO<,2>薄膜的組織形貌以及光電化學(xué)性能的影響。主要研究結(jié)果如下： 基底、厚度、和硫化時(shí)間對(duì)FeS<,2>薄膜的織構(gòu)有不同的影響。Al(111)基底生長(zhǎng)的FeS<,2>薄膜具有較高的(200)取向度，Si(100)、Si(111)兩種基底生長(zhǎng)的FeS<,2>薄膜各位向的擇優(yōu)生長(zhǎng)都不明顯，而TiO<,2>

3、基底生長(zhǎng)的FeS<,2>卻表現(xiàn)出了明顯的(200)與(220)織構(gòu)。隨著厚度的增加，F(xiàn)eS<,2>薄膜上層柱狀晶的比例逐漸增大，薄膜(311)的擇優(yōu)取向程度增加。硫化時(shí)間的變化導(dǎo)致了晶界面積的變化，從而制約了FeS<,2>薄膜的織構(gòu)。10-20 h硫化時(shí)間段內(nèi)薄膜擇優(yōu)取向程度大幅降低，而20 h后擇優(yōu)取向程度基本穩(wěn)定。 不同晶粒尺寸的FeS<,2>薄膜均為p型導(dǎo)電。薄膜的電阻率隨晶粒尺寸的增加大致線性增加，而載流子濃度則和晶粒尺

4、寸大致成反比關(guān)系。此規(guī)律可以根據(jù)晶界引起點(diǎn)缺陷產(chǎn)生這一機(jī)制推導(dǎo)出來。隨著晶粒尺寸的增大，光吸收系數(shù)先增加再下降，禁帶寬度變化的規(guī)律和吸收系數(shù)的變化規(guī)律十分相似，這樣的規(guī)律是由過渡相和晶界作用引起的。 對(duì)于不同電沉積時(shí)間制備的FeS<,2>/TiO<,2>復(fù)合膜，隨著沉積時(shí)間的增長(zhǎng)，光電流先增長(zhǎng)然后再下降，這與FeS<,2>薄膜的覆蓋程度及致密程度有關(guān)。對(duì)于不同硫化溫度制備的復(fù)合膜。隨著硫化溫度的增大，F(xiàn)eS<,2>薄膜的晶粒尺寸