旋涂法制備CICS薄膜太陽能電池光吸收層

【摘要】：基于中間帶太陽能電池的理論轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制備成本低等諸多優(yōu)點(diǎn),吸引了大量的科學(xué)工作者對(duì)其進(jìn)行深入的研究。而直接帶隙半導(dǎo)體材料CuInS2,具有合適的禁帶寬度(1.5eV)、較大的吸收系數(shù)、穩(wěn)定性高、低毒等優(yōu)勢(shì),成為了最具潛力的薄膜太陽能電池的光吸收層材料。本文采用粉末涂敷法,將稀土元素Ce摻雜CuInS2中,旨在制備CuIn1-xCexS2 (CICS)中間帶吸收層材料。本實(shí)驗(yàn)利用粉末涂敷法在玻璃襯底上、在不同的轉(zhuǎn)速條件下制備一系列預(yù)制薄膜；并經(jīng)Ar氣氛保護(hù)、不同溫度的快速退火,制備了一系列的CICS薄膜。利用x射線能量色散譜(EDS)、X射線衍射(XRD)、紫外可見分光光度計(jì)(UV-VIS-NIR)、X謝線光電子能譜測(cè)試等表征手段,對(duì)不同工藝條件下制備的薄膜的化學(xué)組分、表面形貌、晶體結(jié)構(gòu)、光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)進(jìn)行表征分析,從而制備出高質(zhì)量的薄膜。研究結(jié)果表明,退火溫度為550℃時(shí),CuS2的雜相衍射峰完全消失,形成了單一的CIS物相。此時(shí),(112)衍射峰與總峰強(qiáng)之比為87.8%,薄膜的晶化程度最好。稀土元素Ce摻雜CuInS2中對(duì)薄膜能帶結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了很大影響,CuIn0.9Ce0.1S2薄膜的吸收系數(shù)圖中出現(xiàn)了兩個(gè)新的吸收峰B(1710nm)和C(1955nm),對(duì)應(yīng)的光子吸收能量分別為0.73eV和0.63eV,這表明中間帶(IB)已被部分填充。 【關(guān)鍵詞】：CICS薄膜 粉末涂敷法 中間帶太陽能電池 吸收系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM914.42
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 中間帶太陽能電池的基本原理9-10
• 1.2 中間帶太陽能電池的制備方法10-13
• 1.3 本課題研究目的及意義13-14
• 第二章 CICS薄膜的制備及測(cè)試方法14-20
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料14-15
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器15-16
• 2.3 測(cè)試儀器16
• 2.4 薄膜的制備方法16-20
• 2.4.1 前驅(qū)體料漿的制備16-17
• 2.4.2 基片的選擇和清洗17-18
• 2.4.3 旋涂法制備預(yù)置薄膜18
• 2.4.4 薄膜退火18-20
• 第三章 不同組分CICS薄膜的制備及分析20-38
• 3.1 Ce摻雜CuInS_2薄膜的制備20-21
• 3.2 Ce摻雜CuInS_2薄膜的SEM分析21-22
• 3.3 Ce摻雜CuInS_2薄膜的EDS分析22-25
• 3.4 Ce摻雜CuInS_2薄膜的XRD分析25-30
• 3.5 Ce摻雜CulnS_2薄膜的XPS分析30-34
• 3.6 Ce摻雜CuInS_2薄膜的光學(xué)特性分析34-36
• 3.7 Ce摻雜CuInS_2薄膜的電學(xué)特性分析36-38
• 第四章 結(jié)論與展望38-40
• 4.1 結(jié)論38-39
• 4.2 展望39-40
• 參考文獻(xiàn)40-44
• 致謝44-45
• 碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文45

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