液相法制備銅鋅錫硫硒薄膜及其光電性能研究.pdf

1、Cu2ZnSnS4(CZTS)是用Zn、Sn替代CuInS2(CIS)半導(dǎo)體中的In演化形成的新型半導(dǎo)體材料，具有禁帶寬度與太陽(yáng)能最佳吸收禁帶寬度相接近，吸收系數(shù)高(>104cm-1)，環(huán)境友好，且成本相對(duì)低廉的優(yōu)點(diǎn)，得到學(xué)術(shù)研究者的大量關(guān)注。目前制備CZTS的方法主要有真空法和非真空法，真空法具有制備薄膜致密缺陷少的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是所用設(shè)備昂貴，能耗大，成為制約真空法大規(guī)模制備CZTS薄膜的主要原因。非真空法包括電沉積法、溶膠凝膠法、熱

2、注入法和溶液法。溶液法因不需要復(fù)雜的納米晶合成過程，可以顯著的降低成本。近年來(lái)出現(xiàn)的肼溶液法獲得了基于銅鋅錫硫硒（CZTSSe）制備的太陽(yáng)能電池的最高效率，但肼存在劇毒、易燃易爆以及購(gòu)買受限等缺點(diǎn)。針對(duì)肼溶液法中所存在的缺點(diǎn)，本文采用低毒、低成本的分子水平溶液（聯(lián)氨和聯(lián)硫醇的混合溶液）為溶劑，溶解金屬硫?qū)倩衔?，制備分子水平的前?qū)體溶液制備CZTSSe薄膜，并根據(jù)制備薄膜的特點(diǎn)及性質(zhì)將其應(yīng)用到太陽(yáng)能薄膜電池和染料敏化電池中。
　　

3、本論文的工作主要包括以下幾個(gè)部分：
　?。?）用乙二胺為主要溶劑，制備CZTSSe前驅(qū)體溶液。在1200 rpm下旋涂三次即可形成厚度為1.5μm的CZTSSe薄膜，從XRD可以看出前驅(qū)體薄膜結(jié)晶性不好，通過退火處理得到結(jié)晶性良好的薄膜。通過硒化處理得到表面帶有大晶粒的薄膜，這表明Se更有利于晶粒的生長(zhǎng)。通過對(duì)比硒化前后薄膜的表面我們可以發(fā)現(xiàn)，硒化過程是原有小晶粒重新長(zhǎng)大的過程。由于乙二胺具有強(qiáng)烈的揮發(fā)性，在空氣環(huán)境下易生成鹽類化

4、合物，使預(yù)制膜表面疏松多孔，造成硒化之后薄膜連續(xù)性不好。
　?。?）將得到的疏松多孔的CZTSSe薄膜，用于染料敏化太陽(yáng)能電池中，并研究不同后處理對(duì)CZTSSe作為對(duì)電極對(duì)染料敏化太陽(yáng)能電池性能的影響。發(fā)現(xiàn)S/S+Se≈0.5的CZTSSe薄膜，獲得了最高的轉(zhuǎn)化效率，其效率為6.13％，這與相同條件下Pt作為對(duì)電極取得6.20%的轉(zhuǎn)換效率是相當(dāng)?shù)摹?br>　　（3）將相對(duì)穩(wěn)定的二乙烯三胺引入到 CZTSSe體系中，改變旋涂轉(zhuǎn)速得到