Reline離子溶液中電化學(xué)沉積制備銅鋅錫硫薄膜的研究.pdf

1、Cu2ZnSnS4（CZTS）為錫黃錫礦結(jié)構(gòu)的四元化合物，該材料與目前在薄膜太陽(yáng)能電池領(lǐng)域表現(xiàn)出色的黃銅礦結(jié)構(gòu)的CIGS(銅銦鎵硒)材料具有相似的晶體結(jié)構(gòu)，且CZTS有著很好的光電性能，組成元素在地球上含量豐富，安全無(wú)毒和環(huán)境友好，因而成為太陽(yáng)能電池吸收層的最佳候選材料之一。
　　本文采用Reline離子溶液作為電解液，利用電化學(xué)沉積的方法一步沉積銅鋅錫制備出金屬前驅(qū)體，并對(duì)制得的金屬前驅(qū)體在合適的溫度和時(shí)間條件下經(jīng)過(guò)熱處理以及硫

2、化處理得到了銅鋅錫硫薄膜，最后研究了熱處理以及硫化過(guò)程中實(shí)驗(yàn)條件如溫度和時(shí)間對(duì)于薄膜性質(zhì)的影響。研究?jī)?nèi)容主要包括三個(gè)部分：
　　第一部分系統(tǒng)的研究了 Reline離子液體的電化學(xué)性質(zhì)以及在 Reline離子液體中三種金屬的沉積電壓。探究了沉積電壓對(duì)前驅(qū)體形貌以及組分的影響，在一系列沉積電壓下進(jìn)行沉積得到了不同的前驅(qū)體，通過(guò)SEM及XRF測(cè)試手段對(duì)薄膜進(jìn)行了表征，最終選擇了最優(yōu)的沉積電壓，并制備了符合化學(xué)計(jì)量比的銅鋅錫前驅(qū)體。

3、>　　第二部分對(duì)銅鋅錫硫前驅(qū)體進(jìn)行了預(yù)加熱熱處理，并通過(guò)控制熱處理過(guò)程中的溫度和時(shí)間探究了溫度與時(shí)間對(duì)前驅(qū)體表面形貌及組成成分的影響。通過(guò) XRF熒光探針測(cè)出了不同變量下薄膜組成成分的變化，并選擇出了最佳的預(yù)加熱實(shí)驗(yàn)條件。最后將最佳預(yù)加熱條件下得到的前驅(qū)體進(jìn)行了 XRD衍射測(cè)試，證實(shí)了預(yù)加熱過(guò)程有助于使電沉積得到的前驅(qū)體中的金屬由單質(zhì)轉(zhuǎn)化為相互之間的合金。
　　第三部分對(duì)預(yù)加熱的前驅(qū)體進(jìn)行了硫化處理，制備出了銅鋅錫硫薄膜。選用硫粉