銅銦硫材料的常溫合成及表征.pdf

1、在眾多的太陽(yáng)能電池中，CIS薄膜太陽(yáng)能電池因其轉(zhuǎn)換效率高、性能穩(wěn)定、對(duì)溫度的變化不敏感等優(yōu)點(diǎn)引起了光伏研究者的廣泛關(guān)注。由于CIS的制備方法中不同程度的存在真空度高、溫度高、技術(shù)復(fù)雜、設(shè)備比較昂貴等缺點(diǎn)，CIS太陽(yáng)能電池并沒(méi)有大規(guī)模的應(yīng)用。尋求一種低成本的合成方法具有重大現(xiàn)實(shí)意義，此外，CIS薄膜的Cu/In比例、結(jié)構(gòu)特征影響其性能。通過(guò)研究反應(yīng)過(guò)程和反應(yīng)機(jī)理，能夠合成更符合要求的CuInS2。低溫下合成CuInS2并對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行研究

2、，能夠更好地促進(jìn)CuInS2的應(yīng)用。
　　通過(guò)我們課題組的前期研究，在常溫下用銅片作為銅源，合成了Cu-In-S薄膜。這種制備方法不需要高真空的條件，也不會(huì)引入有毒物質(zhì)。這種方法避免了常溫下銅離子和銦離子在含硫離子水溶液中的分相。但是這種化學(xué)方法制備的CuInS2和CuIn5S8材料結(jié)晶性比較差。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)單獨(dú)的銅片和TAA反應(yīng)很快，而硫酸銦和TAA單獨(dú)反應(yīng)生成的硫化銦結(jié)晶性很強(qiáng)，銅片中的銅怎么進(jìn)入到溶液中參與反應(yīng)，和銦離子、

3、硫離子反應(yīng)生成CuInS2。這種反應(yīng)機(jī)理和過(guò)程不清楚。
　　基于上述思路，本文首先利用銅片在室溫條件下一步合成大面積的CuInS2和CuIn5S8薄膜，初步研究薄膜的反應(yīng)過(guò)程，通過(guò)加入BSA，調(diào)節(jié)了材料的形貌，進(jìn)而通過(guò)更為細(xì)致的間隔取樣方法對(duì)反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。
　　具體的工作分為以下兩個(gè)部分:
　　1.常溫下運(yùn)用濕化學(xué)法制備大面積的CuInS2和CuIn5S8薄膜材料
　　首先，以銅片為銅源，常溫下利用濕化

4、學(xué)法制備CuIn5S8，隨著參與反應(yīng)銅片量的增長(zhǎng)，產(chǎn)物逐漸從CuIn5S8向CuInS2轉(zhuǎn)變，但是沒(méi)能得到單一的CuInS2相。隨后，通過(guò)降低硫酸銦和TAA的濃度，產(chǎn)物從CuIn5S8逐漸轉(zhuǎn)變到CuInS2，最終得到單一的CuInS2相。在此變化過(guò)程中，產(chǎn)物的結(jié)晶性逐漸減弱。
　　2.CuInS2和CuIn5S8薄膜合成機(jī)制研究
　　在前一部分的基礎(chǔ)上，首先通過(guò)間隔取樣研究了反應(yīng)過(guò)程中薄膜成分和結(jié)構(gòu)的變化。為了解決材料結(jié)晶性