銅鋅錫硫納米結(jié)構(gòu)的制備、相變與光電性能研究.pdf

1、銅鋅錫硫(Cu2ZnSnS4，CZTS)作為吸光層材料在下一代太陽(yáng)能電池應(yīng)用中具有良好的發(fā)展?jié)摿Γ摬牧暇哂泻线m的禁帶寬度(～1.5eV)，在可見(jiàn)光區(qū)有較高的吸光系數(shù)(＞104cm-1)，具有相變特性，其組成元素在地殼儲(chǔ)量豐富、無(wú)毒、環(huán)境友好。但是CZTS和相關(guān)多元化合物半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的制備通常采用高溫膠體溶液法，該方法涉及使用有機(jī)溶劑或長(zhǎng)碳鏈有機(jī)分子，價(jià)格昂貴且對(duì)環(huán)境有污染。因此，發(fā)展綠色方法合成CZTS納米結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)其形貌和物相的調(diào)

2、控具有重要意義。本論文中，我們發(fā)展一種綠色水熱法制備CZTS和Cu2SnS3(CTS)納米結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)研究其光學(xué)和光電性能。主要結(jié)果如下:
　　(1)首次報(bào)道通過(guò)一種“自上而下”的方式制備出六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)CZTS納米晶，該方法未使用任何有機(jī)溶劑。CZTS納米晶是通過(guò)Cu2O納米方塊與Sn-MCC配合物水溶液及Zn2+離子水溶液反應(yīng)生成的，納米晶的尺寸為5±2nm。研究表明，形成過(guò)程經(jīng)歷了Cu2O納米方塊→Cu2-xS納米盒子→CZ

3、TS納米盒子→CZTS納米晶的演變過(guò)程。CZTS納米盒子的形成是由于“柯肯達(dá)爾效應(yīng)”作用的結(jié)果，而CZTS納米晶的形成是酸刻蝕的效果。生長(zhǎng)溶液pH值對(duì)所生成的CZTS的晶相具有重要影響，中性溶液有利于生成六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)CZTS，堿性溶液有利于生成四方閃鋅礦結(jié)構(gòu)CZTS。所合成的六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)CZTS納米晶具有顯著的光致發(fā)光效應(yīng)和光電效應(yīng)，在低成本太陽(yáng)能電池方面具有良好的應(yīng)用前景。
　　(2)通過(guò)Cu2O納米方塊與Sn-MCC配合物