銅銦硒太陽能電池緩沖層及窗口層的制備

【摘要】：進入21世紀首先最為關(guān)注的就是能源與環(huán)境的問題，全球能源的不斷消耗和環(huán)境的日益污染，使得人們都極力尋找一種新型材料以減少對環(huán)境造成的污染，因此太陽能電池這一清潔能源受到了人們的高度關(guān)注，銅銦硒（CIS）太陽能電池具有不可替代的優(yōu)點被廣泛認可。ZnS由于穩(wěn)定性好、無毒無害，藍光響應(yīng)速度快，與CdS相比有極大的優(yōu)越性，被用于CIS電池的緩沖層；ZnO薄膜禁帶寬度大、易于摻雜，在可見光范圍透過率大用于CIS太陽能電池的窗口層。兩種薄膜的制備方法有很多，其中電沉積法工藝簡單，有較高的生產(chǎn)率，而且成本低廉，適合大面積沉積，引起高度重視。 本論文采用電沉積法制備ZnO和ZnS薄膜。首先對導(dǎo)電玻璃(FTO)基體進行前處理，然后配制電解液，ZnO選擇硝酸鋅與硝酸鈉的混合液作為電解液，ZnS選擇硫酸鋅、硫代硫酸鈉及檸檬酸鈉的混合液作為電解液。在此基礎(chǔ)上分別沉積兩種薄膜，通過正交試驗對ZnO薄膜的制備工藝條件進行了優(yōu)化，通過單因素實驗對ZnS薄膜的制備工藝條件進行了優(yōu)化，最終得到了制備兩種薄膜的最佳工藝條件。 在實驗中，采用線性掃描伏安曲線測試探究ZnO薄膜的反應(yīng)機理；采用X射線衍射（XRD）對ZnO和ZnS薄膜結(jié)構(gòu)進行定性分析；采用冷熱探針實驗對ZnO及ZnS薄膜半導(dǎo)體類型進行分析；采用掃描電子顯微鏡(SEM)和原子力顯微鏡(AFM)對ZnO及ZnS薄膜的表面形貌進行分析；采用能譜分析(EDS)及X射線光電子光譜(XPS)對薄膜的表面元素含量及成分進行了分析；采用紫外-可見分光光度計對兩種薄膜的光學(xué)透過率進行測試。測試結(jié)果表明，Zn2+濃度越大，ZnO薄膜的沉積速率就越快；所制備的兩種薄膜均為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)；均為n型半導(dǎo)體。制備的ZnO薄膜結(jié)構(gòu)致密，分布均勻，孔隙率較小，雜質(zhì)含量少；制備的ZnS薄膜結(jié)構(gòu)致密，與基體結(jié)合良好；ZnO薄膜透過率在可見光范圍內(nèi)達到80%以上，ZnS達到40%以上，ZnS薄膜禁帶寬度為3.68eV。 【關(guān)鍵詞】：氧化鋅 硫化鋅 電沉積 透過率
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM914.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 銅銦硒太陽能電池緩沖層及窗口層的結(jié)構(gòu)和特點10-12
• 1.2 ZnS 及 ZnO 薄膜工藝研究進展及發(fā)展前景12-15
• 1.2.1 ZnO 及 ZnS 薄膜的研究進展12-14
• 1.2.2 ZnO 及 ZnS 薄膜的發(fā)展前景14-15
• 1.3 本課題的研究目的及主要內(nèi)容15-17
• 1.3.1 本課題的研究目的15
• 1.3.2 本課題的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 實驗方法及測試手段17-28
• 2.1 實驗設(shè)計17-21
• 2.1.1 實驗所需原料及設(shè)備17-18
• 2.1.2 實驗方案18-19
• 2.1.3 實驗工藝流程19-21
• 2.2 實驗原理21-25
• 2.2.1 電沉積 ZnO 機理21-23
• 2.2.2 電沉積 ZnS 機理23
• 2.2.3 薄膜禁帶寬度的計算23-25
• 2.3 測試方法25-27
• 2.3.1 X 射線衍射（XRD）分析25
• 2.3.2 掃描電子顯微鏡（SEM）及能譜（EDS）分析25
• 2.3.3 原子力顯微鏡（AFM）分析25-26
• 2.3.4 X 射線光電子光譜（XPS）分析26
• 2.3.5 紫外-可見分光光度測試26
• 2.3.6 電學(xué)性能測試26
• 2.3.7 冷熱探針實驗26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 電沉積 ZnO 薄膜及其性能分析28-34
• 3.1 電沉積 ZnO 薄膜最優(yōu)工藝的確定28-30
• 3.2 ZnO 薄膜性能測試分析30-33
• 3.2.1 X 射線衍射（XRD）分析30-31
• 3.2.2 薄膜半導(dǎo)體類型分析31
• 3.2.3 薄膜表面形貌分析31-33
• 3.2.4 紫外-可見分光光度測試分析33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第4章 電沉積 ZnS 薄膜及其性能分析34-44
• 4.1 電沉積法制備 ZnS 薄膜的單因素實驗34-40
• 4.1.1 單因素實驗設(shè)計34-36
• 4.1.2 單因素實驗結(jié)果分析36-40
• 4.2 電沉積法制備 ZnS 薄膜性能分析40-42
• 4.2.1 X 射線衍射（XRD）分析40
• 4.2.2 薄膜半導(dǎo)體類型分析40-41
• 4.2.3 薄膜表面形貌分析41
• 4.2.4 薄膜表面成分與結(jié)構(gòu)分析41-42
• 4.2.5 紫外-可見分光光度分析42
• 4.3 本章小結(jié)42-44
• 結(jié)論44-46
• 參考文獻46-49
• 附錄49-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文55-56
• 致謝56

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻來了解更多相關(guān)內(nèi)容

直流反應(yīng)磁控濺射Al,N共摻方法生長p型ZnO薄膜及其特性    袁國棟,葉志鎮(zhèn),曾昱嘉,呂建國,錢慶,黃靖云,趙炳輝,朱麗萍

TiO_2與ZnFe_2O_4薄膜禁帶寬度測定及對光催化效率的影響    邱劍勛,王承遇,陶瑛,柳鳴

硅基硫化鋅薄膜的濺射法生長技術(shù)    陳松巖,陳謀智,柳兆洪,劉瑞堂

MOCVD方法在Si襯底上低溫生長ZnO薄膜(英文)    沈文娟;王俊;王啟元;段垚;曾一平;

CuInS_2薄膜太陽能電池發(fā)展現(xiàn)狀    方玲;李德仁;盧志超;周少雄;

CIGS薄膜太陽能電池緩沖層的研究及其發(fā)展    趙靜;王智平;王克振;馮晶暉;

pH值對電沉積法制備ZnS光學(xué)薄膜影響的研究    黃劍鋒;朱輝;曹麗云;吳建鵬;賀海燕;

沉積時間對電沉積ZnS薄膜的影響    劉一軍;黃劍鋒;王秀峰;朱輝;

電化學(xué)沉積法制備納米金屬多層膜的研究進展    石雷,劉維民

冷熱探針測半導(dǎo)體導(dǎo)電類型實驗研究    趙雨;李艷燕;

自潔凈玻璃納米TiO_2薄膜制備的研究進展    方向紅;

ZnO∶Al薄膜的制備及表征    洪偉銘;

退火對N離子注入ZnO∶Al薄膜性能的影響    袁兆林;祖小濤;薛書文;鄧宏;毛飛燕;向霞;

用XPS法研究硅基硫化鋅薄膜    曾明剛,陳松巖,林愛清,鄧彩玲,蔡貝妮

玻璃襯底上RF磁控濺射CIGS薄膜的研究    錢群;張叢春;楊春生;丁桂甫;侯捷;

N-Al共摻ZnO薄膜的p型傳導(dǎo)特性    呂建國,葉志鎮(zhèn),諸葛飛,曾昱嘉,趙炳輝,朱麗萍

納米二氧化鈦薄膜制備研究進展    成曉玲,胡社軍,匡同春,曾鵬,謝光榮,汝強

TiO_2-PEDT/PSS雙層復(fù)合膜的制備及其光催化性能    楊輝,申乾宏,高基偉

電沉積金屬多層膜的研究現(xiàn)狀    張英杰;蘇玉華;范云鷹;

摻雜ZnO功能薄膜研究新進展    艾常濤;李珍;

銳鈦礦-金紅石混晶TiO_2溶膠的低溫制備及光催化性能    楊輝;申乾宏;高基偉;王平;方明;

混合電解液中電沉積納米ZnO薄膜    李敏;彭友舜;王樹元;秦秀娟;邵光杰;

電沉積ZnO薄膜超聲處理后結(jié)構(gòu)和缺陷的研究    李敏;王樹元;彭友舜;秦秀娟;邵光杰;

機械合金化法研制銅銦硒類光伏粉體材料    武素梅

知識流動理論框架下的科學(xué)前沿與技術(shù)前沿研究    龐杰

金屬氧化物半導(dǎo)體材料的電化學(xué)方法制備研究    王立達

氧化鋅納米晶的水熱法制備及其摻雜改性研究    劉寶

多元醇中CuInS_2和Cu_2ZnSnS_4納米結(jié)構(gòu)的合成及顆粒墨水法制備其薄膜    盛夏

一維納米功能材料的制備與特性研究    劉金章

低溫氣相沉積薄膜及其摩擦學(xué)性能研究    白秀琴

組份調(diào)制鋅基多層膜的制備及其腐蝕行為研究    費敬銀

常溫液相合成TiO_2納米晶溶膠及其光催化薄膜制備研究    申乾宏

溶膠凝膠法制備ZnO基薄膜及離子注入研究    薛書文

基于硅基波導(dǎo)聲光移頻器理論與技術(shù)的研究    王鐵柱

納米ZnO及摻雜La的ZnO/La（OH）_3混合膜的陰極電沉積研究    王艷坤

化學(xué)沉積法制備CuInS_2薄膜及性能研究    黃燦領(lǐng)

硫化物納米薄膜的制備、圖案化及性能研究    孟旭

金屬表面微納結(jié)構(gòu)的電化學(xué)制備與仿生超疏水性能的研究    李超

單靶磁控濺射一步法制備CIGS薄膜    梅迪

固液界面反應(yīng)制備金屬硫化物納米復(fù)合薄膜    方楊萍

金屬薄膜的電沉積工藝及力學(xué)性能研究    殷立濤

碳鋼表面NiP/TiO_2復(fù)合膜的制備及性能研究    孫永愛

ZnO薄膜電致發(fā)光的探索    房東玉

聯(lián)氨對化學(xué)水浴沉積ZnS薄膜的影響    冒國兵;劉琪;敖建平;

一種測量外延層厚度及摻雜濃度的改進方法    劉志農(nóng),熊小義,付玉霞,張偉,陳培毅,錢佩信

場終止型IGBT基區(qū)摻雜濃度計算的新方法    唐勇;胡安;李平;

器件設(shè)計中費密積分的精確近似計算    孟暉;王建峰;

熱遷移摻雜濃度分布的測量    張治國，吳巧蘭

直流磁控濺射ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和室溫PL譜    葉志鎮(zhèn),陳漢鴻,劉榕,張昊翔,趙炳輝

化學(xué)水浴沉積CdS薄膜晶相結(jié)構(gòu)及性質(zhì)    敖建平,何青,孫國忠,劉芳芳,黃磊,李薇,李鳳巖,孫云,薛玉明

SnO_2納米晶簇室溫帶隙測定    王德煌,程虎民,梁瑞生,唐志列

旋轉(zhuǎn)涂覆法制備硫化砷玻璃薄膜及其光學(xué)性質(zhì)的研究    薛建強,龔躍球,劉孝明,徐慢

過渡金屬離子摻雜改性TiO_2的光催化性能研究進展    劉暢,暴寧鐘,楊祝紅,陸小華

薄膜太陽能電池窗口層材料的應(yīng)用與發(fā)展    俞秋蒙;

大面積ZnO:Al窗口層的制備與研究    尹振超;朱寧;喬在祥;

FTO導(dǎo)電玻璃對太陽電池窗口層材料的影響    權(quán)祥;林祖?zhèn)?張國宏;文永亮;劉曾怡;

利用ITO膜解決AlGaInP LED窗口層電流擴展問題    楊田林,高緒團,楊光德

電子束蒸發(fā)太陽能電池窗口層ZnO薄膜    阮文農(nóng);黃碧華;黃賜昌;

微量摻碳nc-SiC:H薄膜用于p-i-n太陽電池的窗口層    許穎;刁宏偉;張世斌;勵旭東;曾湘波;王文靜;廖顯伯;

    

    

    

    

高性能正裝AlGaInP紅光LED的制備    陳依新;沈光地;蔣文靜;李建軍;高偉;韓金茹;

“三明治”新結(jié)構(gòu)創(chuàng)建出“有來無回”光陷阱    馮衛(wèi)東

太陽能電池窗口層納米硅薄膜的制備及其光電性能的研究    陳俊領(lǐng)

太陽電池窗口層碳化硅薄膜摻雜研究    許寶玉

太陽電池窗口層碳化硅薄膜的研究    司尚卓

銅銦硒太陽能電池緩沖層及窗口層的制備    王文濤

太陽能電池吸收層和窗口層材料的制備研究    鄭春蕊