黃鐵礦的光電性能研究.pdf

1、立方晶系的FeS2具有合適的禁帶寬度(Eg=0.95eV)和較高的光吸收系數(shù)(當(dāng)λ<750nm，α>6×105cm-1)其組成元素儲(chǔ)量豐富、無(wú)毒，環(huán)境相容性好，它是一種極具潛力的太陽(yáng)能電池材料。然而，雖然理論計(jì)算預(yù)測(cè)FeS2的光電轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到15％-20％，但目前實(shí)驗(yàn)室研究的FeS2太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率僅能達(dá)到2.8％，與理論值相差很大。光電轉(zhuǎn)化效率低極大限制了FeS2的實(shí)際應(yīng)用，而FeS2光電性能是影響光電轉(zhuǎn)化效率的主要因素。

2、因此，對(duì)FeS2進(jìn)行光電性能研究不僅能反映FeS2制備技術(shù)的合理性，而且對(duì)提高FeS2太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率并促進(jìn)其在未來(lái)光電器件中的應(yīng)用均有重要意義。
　　 本文模擬天然黃鐵礦的形成條件和基本過(guò)程，在(593K、613K、633K、653K、673K、693K)不同溫度條件下采用熱硫化法制備了FeS2粉體；采用X'Pert Pro多晶x射線衍射(XRD)儀分析了FeS2粉體的晶體結(jié)構(gòu)，根據(jù)XRD圖譜中衍射峰半寬高度由scher

3、rer公式計(jì)算了粉體試樣的晶粒尺寸，并用SSX-550場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了FeS2粉體的組織形貌。結(jié)果發(fā)現(xiàn)樣品的晶粒尺寸都處于nm數(shù)量級(jí)，并且隨著硫化溫度的升高，硫化反應(yīng)越充分，晶粒尺寸有增大的趨勢(shì)；用Cary500型紫外可見(jiàn)近紅外分光光度計(jì)測(cè)出了樣品的吸光度，計(jì)算出了光吸收系數(shù)，并根據(jù)Tauc規(guī)則算出了樣品的禁帶寬度。并分析研究了硫化溫度對(duì)FeS2光學(xué)性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：硫化溫度通過(guò)改變結(jié)晶狀態(tài)、晶粒尺寸及缺陷濃度等

4、實(shí)現(xiàn)對(duì)其光學(xué)性能的影響；由于量子尺寸效應(yīng)，我們測(cè)得到的吸收邊發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象，禁帶寬度展寬。在593K-653K范圍內(nèi)，硫化溫度的升高使得晶粒尺寸逐漸增大，S/Fe值上升，以致量子尺寸效應(yīng)減弱，禁帶寬度有所減?。辉?35K硫化溫度條件下制成的FeS2的禁帶寬度接近理論上最高光電轉(zhuǎn)化效率對(duì)應(yīng)的禁帶寬度1.4eV，其光性能是最好的；用液壓機(jī)將粉末樣品壓成圓片，采用HL5500霍爾測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量了不同實(shí)驗(yàn)條件下所獲得的樣品在室溫條件下的電阻率ρ，霍