硫化亞錫薄膜的制備及其太陽能電池的研制.pdf

1、近年來由于“3E”問題的日益嚴重，為了解決嚴峻的能源問題，研發(fā)高效率的太陽能電池以最大限度地利用天然豐富的太陽能資源是目前的最佳途徑。而薄膜太陽能電池由于其低成本、能大規(guī)模生產(chǎn)、高光電轉換效率等優(yōu)點而成為目前研究的主要方向。SnS和ZnO則因其優(yōu)異的性能被看作是很有前景的太陽能電池的吸收層和窗口層材料。在本論文中，分析了化學水浴法和真空蒸發(fā)法制備應用于太陽能電池吸收層的SnS薄膜，研究了磁控濺射法制備太陽能電池的窗口層材料ZnO薄膜。最

2、后，研制了ITO/ZnO/SnS/Al結構的異質結薄膜太陽電池。研究工作主要獲得了以下結果： 1.采用化學水浴法制備SnS薄膜。該法的優(yōu)化反應條件為：轉子的轉速不宜過快也不宜過慢；反應溫度T=40℃；沉積時間控制在3 h。通過各種表征手段將該法制備的薄膜與用真空蒸發(fā)法制備的薄膜進行比較之后，得到結論：化學水浴法適用于基于SnS的同質結薄膜太陽能電池的研究，而在研究SnS異質結薄膜太陽能電池時，采用真空蒸發(fā)法則更為實用和可靠。

3、 2.采用射頻磁控濺射法制備ZnO薄膜。在普通玻璃襯底上制備一層本征ZnO薄膜，并以該參數(shù)在ITO襯底上沉積ZnO薄膜形成ZnO襯底以用作太陽能電池的窗口層。得到用以制備ZnO/SnS異質結的ZnO薄膜的最佳工藝參數(shù)為：沉積時間為40 min，工作氣壓為0.2 Pa，功率為150 W，在該條件下制備出來的ZnO薄膜質量好，半高寬(FWHM)較小，而且表面非常光滑整潔，比較適用于用來制備ZnO/SnS異質結中的n層ZnO薄膜。

4、 3.ZnO/SnS薄膜異質結太陽能電池的研制。ITO/ZnO/SnS/Al結構太陽能電池的最優(yōu)器件的制備工藝為：SnS膜厚150nm，鋁電極厚100 nm，ZnO薄膜的參數(shù)是濺射功率為150 W，工作氣壓為0.2 Pa和沉積時間為40 min。在光照條件為AM1.5的鎢燈光照下，該結構最優(yōu)器件的電學參數(shù)為：Jsc=1.38 mA·cm-2，Voc=0.42 V，F(xiàn)F=0.40，Pmax=0.231 mW·cm-2，能量轉換效率η=0.