Cu2SnS3類化合物的溶劑熱法合成及其性能研究.pdf

1、太陽能總量豐富、覆蓋面廣，被認(rèn)為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕鍧嵞茉础９夥l(fā)電是開發(fā)利用太陽能的重要方式之一。薄膜太陽能電池因?yàn)榫哂写蠓冉档凸夥l(fā)電成本的潛力而得到廣泛關(guān)注。其中，以Cu2SnS3為代表的Ⅰ-Ⅳ-Ⅵ族三元半導(dǎo)體化合物以及 Cu2ZnSnS4為代表的四元半導(dǎo)體化合物因?yàn)榫哂袔秾挾冗m合于太陽光譜吸收的直接帶隙，是薄膜太陽能電池的理想吸收層材料，近年來在光伏發(fā)電領(lǐng)域受到廣泛關(guān)注。本論文工作圍繞著Cu2SnS3類三元半導(dǎo)體化合物

2、的制備以及由這類化合物出發(fā)合成 Cu2ZnSnS4類四元化合物的反應(yīng)性能為重點(diǎn)展開研究。
　　本論文研究中，以 CuCl2·2H2O、SnSO4、單質(zhì) S為反應(yīng)物，乙二胺作溶劑，通過溶劑熱法在200℃，24 h條件下合成了Cu2SnS3化合物納米顆粒。并且，將納米顆粒制作成墨水，用旋轉(zhuǎn)涂布后硫化退火方法在玻璃襯底上制作了 Cu2SnS3薄膜。用Se單質(zhì)部分或完全替代單質(zhì)S，通過類似的溶劑熱法，我們制備了不同Se含量的Cu2Sn(S

3、1-xSex)3化合物，隨 Se含量增加，Cu2Sn(S1-xSex)3化合物顆粒尺寸減小，晶格常數(shù)減小，禁帶寬度變小。本論文還考察了用GeCl4作為Ge源部分或全部取代原料中的SnSO4，通過溶劑熱法制備了不同Ge含量的Cu2(Sn1-xGex)S3化合物，XRD和UV-vis測試結(jié)果顯示Cu2(Sn1-xGex)S3化合物晶格常數(shù)與禁帶寬度隨Ge元素比例線性變化。這一結(jié)果表明，通過Ge元素定量替代Sn元素，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)并優(yōu)化Cu2S

4、nS3化合物禁帶寬度，為提高器件光電轉(zhuǎn)化效率打下基礎(chǔ)。用制備的Cu2SnS3顆粒與 ZnS顆粒在溶劑熱條件下反應(yīng)得到 Cu2ZnSnS4化合物顆粒，實(shí)現(xiàn)了 Cu2ZnSnS4四元化合物材料的兩步法合成。并且，通過 Cu2(Sn1-xGex)S3與ZnS反應(yīng)的技術(shù)路線，實(shí)現(xiàn)了Cu2Zn(Sn1-xGex)S4材料的制備。
　　綜上所述，本論文工作系統(tǒng)研究了以溶劑熱反應(yīng)制備Cu2SnS3類半導(dǎo)體化合物材料的方法學(xué)。在Cu2SnS3化合