銅鋅錫硫和硫化亞錫薄膜的制備及其在太陽電池中的應用.pdf

1、本論文采用水熱法和溶液法分別制備了銅鋅錫硫(Cu2ZnSnS4，CZTS)和硫化亞錫(SnS)半導體材料粉體，再直接以其為源，利用真空熱蒸發(fā)技術(shù)制備了相應的CZTS和SnS薄膜，并將其置于高純N2氣氛中，在不同的溫度下進行了退火處理。使用X-射線熒光光譜儀(XRF)分析了所制備的CZTS和SnS半導體材料粉體的元素組成，通過X-射線能譜儀(EDS)、X-射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見-近紅外分光光度計(UV-

2、Vis-NIR)、霍爾效應測試儀等表征測試，研究了退火溫度對CZTS和SnS薄膜的元素組成、晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、直接帶隙以及電學性能等的影響。
　　結(jié)果表明，所制備的CZTS和SnS半導體材料粉體的元素組成分別為Cu1.90Zn0.94Sn1.00S4.30和Sn1.00S1.11，均符合理想的化學計量比；采用真空熱蒸發(fā)技術(shù)所沉積的CZTS和SnS薄膜均為非晶態(tài)，退火處理不僅能其使由非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)晶態(tài)，還能拓寬它們的光吸收范圍。隨

3、著退火溫度的升高，CZTS薄膜的結(jié)晶性變好，且在(112)晶面方向上擇優(yōu)生長；當退火溫度達到350℃時，CZTS薄膜的表面出現(xiàn)了部分脫落現(xiàn)象；其直接帶隙經(jīng)退火處理后，也會由于結(jié)晶性的變好而從退火前的1.87 eV，分別降低到200℃退火的1.57 eV，300℃退火的1.55 eV和350℃退火的1.37 eV。而對于所制備的SnS薄膜，由XRD的結(jié)果和EDS的數(shù)據(jù)分析可知，其主要成分為Sn2S3；當退火溫度達到300℃時，開始出現(xiàn)氧化