Cu_2ZnSnX_4（X=S，Se）薄膜的纳米颗粒法制备及反应机理研究

【摘要】随着化石能源的日益枯竭,太阳能的开发利用越来越受到各方关注。太阳能电池通过光伏效应直接将光能转化为电能,成为一种可能的能源来源。铜铟硒和铜锌锡硫薄膜太阳能电池转化效率高、成本低廉、稳定性好,是很有发展前景的太阳能电池。在薄膜太阳能电池中,吸收层薄膜是吸收太阳能的主要部分,吸收层的性能对电池影响巨大。吸收层薄膜的制备方法很多,本论文主要研究了用纳米氧化物为前驱体制备吸收层薄膜的方法。本论文主要分为两个部分：第一部分是以单分散的氧化铜和氧化铟纳米颗粒浆料制备铜铟硫(CIS)和铜铟硒(CISe)薄膜。实验中采用XRD、Raman等方法对薄膜的相组成、结晶性等进行了研究,并通过扫面电镜对薄膜的形貌进行表征。表征结果表明氧化物前驱膜闭管硒化和硫化,存在很大的不同。氧化物的闭管硫化相对容易进行,而硒化则需要很长时间才能得到纯相。最后结合HSCChemistry软件热力学计算讨论了硒化和硫化过程中可能发生的化学反应。第二部分是以氧化物前驱膜制备铜锌锡硫(CZTS)和铜锌锡硒(CZTSe)薄膜。对于铜锌锡硫高温下锡损失的问题,实验中通过加锡硫化加以解决,并用这种方法制备出了元素比例可调且杂相较少的铜锌锡硫薄膜。由于氧化锌和二氧化锡较稳定,为了除去这些氧化物杂相,铜锌锡硒薄膜的制备采用了载气硒化的手段。实验中采用多种手段对薄膜的形貌、结晶性、带隙等进行了表征。而对于薄膜中可能出现的杂相,采用不同光源的拉曼光谱进行检测,并着重采用共振拉曼光谱对薄膜中的硫化锌杂相进行了表征。
【作者】潘斌；
【导师】江国顺；
【作者基本信息】中国科学技术大学，材料学，2014，硕士
【关键词】铜铟硒；铜铟硫；铜锌锡硫；铜锌锡硒；金属氧化物；非真空；

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