電沉積銅鋅錫硒溶液穩(wěn)定性的研究.pdf

1、銅鋅錫硫（硒）（Cu2ZnSnS4(Se4)，CZTSS）薄膜太陽電池，具有原材料儲(chǔ)備豐富、無毒性、高吸收系數(shù)、帶隙可調(diào)、衰退小等特點(diǎn)，具有很大的發(fā)展前景。非真空制備工藝——電化學(xué)沉積法，以其原材料利用率高，低成本等特點(diǎn)成為制備CZTS薄膜電池的重要研究方向之一。目前電沉積法制備CZTS溶液穩(wěn)定性差、薄膜成分比例調(diào)控困難，是影響其電池轉(zhuǎn)換效率和限制其規(guī)模化生產(chǎn)的主要問題。本文主要針對(duì)電沉積制備Cu-Zn-Sn金屬預(yù)制層溶液穩(wěn)定性問題開展

2、研究，通過對(duì)溶液中各物質(zhì)的反應(yīng)機(jī)理、電沉積機(jī)理分析以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，改善了Cu-Zn-Sn金屬預(yù)制層溶液的穩(wěn)定性。
　　本文首先研究溶液的穩(wěn)定性，主要配位劑為檸檬酸-酒石酸和焦磷酸。通過理論計(jì)算，pH等于5時(shí)檸檬酸、酒石酸與Cu、Zn、Sn反應(yīng)生成螯合物，[(Xcit)Tar]4-，X=Cu、Zn、Sn，此時(shí)溶液最為穩(wěn)定。采用循環(huán)伏安法分析溶液中的Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Sn(Ⅱ)的反應(yīng)機(jī)理，證實(shí)二元溶液形成了Cu-Zn、Cu-Sn和

3、Zn-Sn的氧化峰。然后利用循環(huán)伏安法和分光光度法發(fā)現(xiàn)，隨著擱置天數(shù)的增加檸檬酸濃度越高，溶液的吸光度和氧化峰位變化越小，證實(shí)了檸檬酸濃度越高，溶液相對(duì)越穩(wěn)定。
　　對(duì)焦磷酸體系理論計(jì)算得到，在pH等于8時(shí)焦磷酸與Cu、Zn、Sn配位成[X(P2O7)2]6-，X=Cu、Zn、Sn，此時(shí)溶液最為穩(wěn)定。先對(duì) Cu、Zn、Sn單元、二元混合溶液進(jìn)行循環(huán)伏安掃描，證實(shí)二元溶液形成CuZn和ZnSn氧化峰。然后通過對(duì)Cu-Zn-Sn溶液進(jìn)