CZTS薄膜太陽(yáng)電池中多層薄膜的自組裝制備技術(shù).pdf

1、銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽(yáng)能電池近年來(lái)一直是太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的研究熱門并取得了很大的突破，最高轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破20％。但是Ga和 In元素為稀有元素而儲(chǔ)量有限，且Se有毒，因而制約了CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的進(jìn)一步發(fā)展。Cu2ZnSnS4（CZTS）具有與CIGS相似的結(jié)構(gòu)，且組成元素含量豐富而無(wú)毒，被認(rèn)為是最有希望替代CIGS的材料之一。
　　本文采用熱注入法制備了Cu2ZnSnS4（CZTS）納米顆粒，將制得的納米顆粒采用滴涂法

2、制備成薄膜。通過(guò)X射線衍射儀、拉曼光譜儀和能譜儀對(duì)樣品的組分和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試，采用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)對(duì)樣品的光學(xué)性能進(jìn)行了分析，并利用掃描電子顯微鏡對(duì)薄膜樣品的表面形貌進(jìn)行了表征。研究了不同的實(shí)驗(yàn)條件和參數(shù)對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)、光學(xué)性能、表面形貌和組分等性能的影響。并通過(guò)熱注入法制備了ZnS，組裝了簡(jiǎn)易CZTS太陽(yáng)能電池。相關(guān)結(jié)果有：
　　1.在熱注入溫度為260℃時(shí)所制得的樣品為組分最純的四方晶型結(jié)構(gòu)CZTS。而通過(guò)種子液法可以對(duì)

3、CZTS制備過(guò)程中的納米顆粒成核和熟化進(jìn)行一定的誘導(dǎo)，能夠有效提高CZTS納米粒子的顆粒均勻性，并進(jìn)一步提高薄膜表面平整性。
　　2.相對(duì)于毒性較小的異丙醇和環(huán)己烷，甲苯作為CZTS的分散劑有更好的分散效果。通過(guò)超聲震蕩可以加速促進(jìn)CZTS的分散，但是分散效果或薄膜表面平整性并不會(huì)隨著震蕩時(shí)間的增加而保持直線上升。
　　3.真空干燥和一定程度的熱處理可以提高在薄膜中CZTS納米粒子的排列有序性、薄膜的表面平整性和致密性，并能

4、夠有效改善薄膜的光電性能。
　　4.按元素理論配比配置反應(yīng)物，所制備的CZTS樣品組分出現(xiàn)了Zn和S的流失，因此預(yù)先考慮流失比例，在原料配備過(guò)程中加入過(guò)量Zn和S來(lái)研究不同反應(yīng)原料比例對(duì)制得薄膜的性能影響，結(jié)果表明反應(yīng)原料中Zn和S稍過(guò)量有助于改善薄膜的光學(xué)性能。
　　5.采用熱注入法制得了ZnS，并組裝了簡(jiǎn)易CZTS薄膜太陽(yáng)能電池。但是由于不同薄膜層之間接觸不夠緊密和分散劑等殘留物的影響，所制得的太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率極低，最