CTS和CZTS薄膜太陽能電池的水浴法制備與性能研究.pdf

1、目前，為了滿足社會對能源的熱切需求，新興能源逐漸興起，其中光伏發(fā)電技術(shù)尤為引人注目。在發(fā)展中的新型化合物太陽能電池領(lǐng)域內(nèi)，銅基太陽能電池得到了廣泛的研究，例如銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池、銅鋅錫硫(CZTS)薄膜太陽能電池等。目前銅銦鎵硒薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超過了21％，CZTSSe薄膜太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率也已超過了12.6％。然而，多元化合物可控制備困難與高昂的生產(chǎn)制備成本居高不下，直接限制了該類電池的市場化進(jìn)程

2、，目前市場化的太陽能電池依然是以硅基太陽能電池為主。本文主要是基于如何制備低成本高效率銅基薄膜太陽能電池這一問題出發(fā)，制備研究分析了基于一種非真空低溫化學(xué)水浴的方法制備銅錫硫(CTS)和CZTS薄膜太陽能電池。
　　第一章，詳細(xì)回顧了太陽電池的原理、歷史、發(fā)展現(xiàn)狀;特別說明了基于CTS和CZTS薄膜太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題;最后提出本文的研究課題和主要研究內(nèi)容。
　　第二章，介紹了化學(xué)水浴法的原理、歷史，詳細(xì)地介紹了C

3、BD法成膜機(jī)制;同時舉例CBD-ZnS薄膜介紹影響在CBD法中的各類成膜因素;最后一節(jié)介紹了一種基于輔助還原法(ARR)制備金屬單質(zhì)薄膜的CBD新方法，成功制備出Cu金屬單質(zhì)薄膜，打破了CBD法原有只能制備金屬化合物薄膜的范疇;
　　第三章，利用CBD疊層法成功制備CTS薄膜及其電池器件。研究分析了基于疊層結(jié)構(gòu)Mo/SnS/Cu制備的CTS薄膜的結(jié)構(gòu)、形貌特征、元素組成信息、以及薄膜的光學(xué)性質(zhì)。此外，還對不同退火溫度下制備的電池器

4、件性能進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的增加，晶粒尺寸的增加直接影響到最后電池器件的電流密度Jsc，呈現(xiàn)線性增加的方式。得到基于600℃-10min退火條件下CTS(Cu/Sn～1.68)薄膜太陽能電池器件最高的光電轉(zhuǎn)換效率接近1％。
　　第四章，這一章介紹了兩部分工作內(nèi)容:①利用CBD-SnS/Cu/ZnS疊層結(jié)構(gòu)前驅(qū)膜硫化硒化退火制備出CZTS(Se)薄膜，并同時得到基于CZTSSe和CZTS薄膜太陽能電池器件的光電轉(zhuǎn)換效率分別為3.

5、0％(1.27cm2)和2.2％(1.80cm2)，后在改善前驅(qū)膜形貌與組分的基礎(chǔ)上嘗試制備大面積太陽能電池器件(CZTSSe)，總活性面積3.238cm2，平均光電效率達(dá)4.378％，其中最高光電效率達(dá)5.6％;②深入研究分析不同Cu源（Cu和CuS）在疊層結(jié)構(gòu)中的影響，發(fā)現(xiàn)，疊層SnS/CuS/ZnS制備存在前驅(qū)膜開裂、后退火存在SnS2二次相等問題，嚴(yán)重影響了最后CZTS薄膜太陽能電池器件的光電性能，本研究采用在退火中額外添加Sn