CuInSe2和TiO2半導(dǎo)體薄膜的液相法制備及其異質(zhì)結(jié)構(gòu)特性.pdf

1、以TiO2為光陽極,CuInSe2為無機敏化層的NPC太陽能電池造價低、易制造、大氣穩(wěn)定。本文采用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)(SILAR)法和電沉積法研究了CuInSe2薄膜制備,同時采用溶膠-凝膠法研究了TiO2薄膜制備,最后在TiO2基底上采用電沉積法制備CuInSe2薄膜,研究了CuInSe2敏化TiO2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的特性。
　　 利用SILAR法制備CuInSe2薄膜時,首次采用三乙醇胺絡(luò)合Cu2+離子和檸檬酸鈉絡(luò)合In3+離子的雙

2、絡(luò)合法制備了混合陽離子前驅(qū)體溶液,調(diào)整陽離子前軀體溶液pH值至8。結(jié)果表明,該混合陽離子溶液制備的薄膜容易實現(xiàn)Cu、In、Se三種元素的均勻分布。前軀體溶液水浴溫度的提高可以顯著加快薄膜的生長速度。當(dāng)溶液中Cu/In比為1.5時,CuInSe2薄膜中的元素比在400℃下熱處理30min后比較接近1:1:2的化學(xué)計量。適當(dāng)提高熱處理溫度和延長熱處理時間均有利于改善CuInSe2薄膜的晶化。
　　 利用電沉積法制備CuInSe2時,

3、采用檸檬酸鈉絡(luò)合Cu、In、Se元素,將溶液pH值調(diào)制6～7之后,Se成為最難沉積的元素,由于三種元素沉積電位相差大,首次提出了采用雙階躍恒電位(DPSED)法沉積CuInSe2薄膜,雙電位參數(shù)分別為V1=-800mV,V2=-1400mV。階躍時間的變化對沉積薄膜的組分和形貌有一定影響,階躍時間t1=30s,t2=60s最合適。當(dāng)電解液CuCl2/InCl3/SeO2摩爾比為2/0.4/4～5時,DPSED法制備的薄膜接近1:1:2的

4、化學(xué)計量,所制備的薄膜的禁帶寬度為1.05eV。
　　 溶膠-凝膠法制備介孔TiO2時,采用鈦酸異丙脂(Ti(OiPr)4)為鈦源,乙醛肟(CH3CH=NOH)為絡(luò)合劑,分別利用表面活性劑F127和Brij56作為成孔劑,350～400℃下熱分解。研究表明,采用CH3CH=NOH絡(luò)合修飾的Ti(OiPr)4制備的TiO2在較高焙燒溫度時,仍然可以得到具有高比表面積,小的粒徑和窄的孔徑分布的TiO2材料。在350℃下煅燒之后利用F

5、127作為成孔劑的樣品的最高比表面積可達219m2/g,利用Brij56作為成孔劑的樣品的最高比表面積可達283m2/g。
　　 以TiO2為基底制備CuInSe2時其沉積電位要比在ITO玻璃上沉積時負移近200mV,階躍參數(shù)為V1=-1000mV,t1=30s,V2=-1600mV,t2=60s時制備CuInSe2薄膜最接近Cu:In:Se=1:1:2的化學(xué)計量,循環(huán)6次后所制備的CuInSe2薄膜的厚度約為300nm。ITO