CdTe/CdS太陽能電池中CdS薄膜的制備與性能研究

【摘要】：CdTe/CdS太陽能電池作為一種新型的薄膜電池受到了各個國家研究者們的關注。CdTe材料是Ⅱ-Ⅵ半導體化合物,它是直接帶隙材料,禁帶寬度為1.45eV,其能隙寬度與太陽光譜有很好的匹配,CdS材料則作為極好的窗口層,其禁帶寬度為2.42eV,能夠與CdTe形成良好的異質(zhì)結,從而構成異質(zhì)結太陽能電池。因此,CdS薄膜的質(zhì)量直接影響到在其表面生長的CdTe的質(zhì)量,并對最終電池的性能有著極大的影響。 本文主要研究了化學水浴沉積法、高真空薄膜蒸發(fā)法以及溶膠凝膠法制備CdS的基本原理與實驗方法,通過實驗條件的改變完成對制備方法的優(yōu)化與改善。并分別用三種方法制備CdS薄膜,從結構、形貌、光學特性等方面對其進行分析,探討不同的生長工藝對CdS薄膜性能的影響。最終我們發(fā)現(xiàn),在化學水浴法中溶液的pH值的增加,S2-/Cd2+值的減小都會促使化學反應速率降低。降低反應速率可以制備出表面更均勻,透光性可達到80%以上的CdS薄膜；在真空蒸發(fā)法中真空腔的真空度越好,制備的CdS擇優(yōu)取向性越好；在溶膠凝膠法中使用溶膠的粘滯系數(shù)越大,揮發(fā)性越好,所制備的CdS薄膜越均勻,薄膜厚度滿足關系式h=kη~β/ω~ρ,其中η為粘滯系數(shù),ω為轉(zhuǎn)速。同時我們利用XRD分析證實,薄膜表面的顆粒尺寸越小,薄膜的能隙越大,其關系滿足公式Eg∝(1/L)x,其中L為納米晶粒的尺寸。針對這三種制備方法,我們分別制備了100nm厚度的CdS薄膜,結果我們得出,化學水浴沉積法可以制備出表面均勻的CdS,真空蒸發(fā)法制備的CdS結晶程度最好,溶膠凝膠法由于制備出的CdS薄膜晶粒尺寸較小,因此能隙可達到2.52eV,并且利用其自組裝性可適用于需要臺階覆蓋的表面復雜的襯底,我們運用溶膠凝膠法在光刻后的具有周期性結構的CdTe表面沉積CdS薄膜。 【關鍵詞】：CdS薄膜 化學水浴沉積法 真空蒸發(fā)法 溶膠凝膠法
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TM914.4;TB383.2
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 太陽能電池簡介11-14
• 1.1.1 太陽能電池發(fā)展歷史11
• 1.1.2 太陽能電池工作原理11-12
• 1.1.3 太陽能電池主要參數(shù)12-13
• 1.1.4 太陽能電池的分類13-14
• 1.2 薄膜太陽能電池的研究14-18
• 1.2.1 非晶硅薄膜電池15-16
• 1.2.2 CIGS薄膜電池16-17
• 1.2.3 CdTe薄膜電池17-18
• 1.3 CdS薄膜制備方法簡介18-21
• 1.3.1 化學氣相沉積法19-20
• 1.3.2 磁控濺射法20
• 1.3.3 高真空蒸發(fā)法20
• 1.3.4 溶膠凝膠法20-21
• 1.3.5 化學水浴沉積法21
• 1.4 本文主要工作內(nèi)容21-22
• 第二章 測試儀器及原理介紹22-24
• 2.1 橢圓偏振光譜儀22-23
• 2.2 X射線衍射儀23-24
• 第三章 CdS薄膜的制備與性質(zhì)的研究24-47
• 3.1 化學水浴沉積法制備CdS24-34
• 3.1.1 化學水浴法原理概述24-25
• 3.1.2 化學水浴法實驗裝置與方案25-26
• 3.1.3 實驗步驟與注意事項26-27
• 3.1.4 CdS性質(zhì)研究與分析27-34
• 3.1.5 小結34
• 3.2 高真空薄膜蒸發(fā)法制備CdS34-40
• 3.2.1 真空蒸發(fā)法原理概述34-35
• 3.2.2 真空蒸發(fā)法實驗裝置與方案35
• 3.2.3 實驗步驟與注意事項35-36
• 3.2.4 CdS性質(zhì)研究與分析36-39
• 3.2.5 小結39-40
• 3.3 溶膠凝膠-旋涂法制備CdS40-47
• 3.3.1 溶膠凝膠-旋涂法實驗原理概述40-41
• 3.3.2 溶膠凝膠法實驗裝置與方案41-42
• 3.3.3 實驗步驟與注意事項42
• 3.3.4 CdS性質(zhì)研究與分析42-46
• 3.3.5 小結46-47
• 第四章 CdS薄膜制備方法比較47-55
• 4.1 厚度分析47-48
• 4.2 表面形貌分析48-49
• 4.3 X射線衍射譜分析49-52
• 4.4 透射光譜分析52-54
• 4.5 小結54-55
• 第五章 論文總結55-56
• 補充工作56-62
• 參考文獻62-66
• 發(fā)表文章66-67
• 致謝67-68

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內(nèi)容

CdS納米粒子的制備方法    張海明,元金山,閻圣剛,王之健,姚衛(wèi)東,周正波

微波輻照一步合成納米硫化鎘/共聚物復合材料    張勇,韓永軍

一種表面具有自由羧基的CdS納米團簇    江林,陳霞,楊文勝,靳健,楊百全,徐力,李鐵津

功能性納米溶膠CdS的合成與熒光性質(zhì)研究    汪樂余,高峰,張明翠,朱昌青,王倫

利用側鏈修飾寡聚DNA組裝CdS有序納米結構    楊百全,江林,楊文勝,李鐵津,李丕春

CdS的空氣氧化與水的脫附研究    陳正石,李慶霖,金振聲

利用鮭魚精DNA為模板構建CdS納米線    田玫,李丕春,楊文勝

氣-液反應反膠束法制備CdS納米顆粒    吳平偉,高濂

CdS納米粒子的制備方法    陶海征,敬承斌,趙修建,袁潤章

CdS半導體納米微粒的復合與組裝    平貴臣,曹立新,王麗穎,崔海寧,席時權

Cd(OH)_2、CdS超細納米線的制備    王曉紅;蔣曉紅;杜祖亮;

CDS鍍銅&電鍍廢水無排放綜合處理工藝技術    劉鄧于;陳允盈;徐芳;

太陽能電池表面納米微結構研究    李美成;

有機染料錨數(shù)對染料敏化太陽能電池性能的影響    尚會霞;羅艷紅;孟慶波;占肖衛(wèi);

太陽能電池輸出特性的分析及檢測    張海波;

薄膜形貌的AFM觀察    張平余;劉維民;薛群基;

CdS納米薄膜的制備及其圖案化    孟旭;楊保平;崔錦峰;盧永娟;賈均紅;

CdS可見光催化降解萘酚藍黑的研究    賈玉慧;邢勝濤;馬子川;

量子點敏化太陽能電池研究進展    劉銘;楊君友;馮雙龍;朱虎;

高效染料鈉晶TiO_2太陽能電池    黃昀昉;吳季懷;林建明;黃妙良;

希臘CDS價格超越冰島 倒債可能甚于“垃圾級”    記者 王宙潔　編輯 朱賢佳

CDS,對賭工具而已    記者 鄭曉舟　編輯 朱賢佳

紐約聯(lián)儲敦促九大銀行向更多客戶開放CDS結算所    曹金玲

信貸CDS“主角”暗戰(zhàn)    本報記者 寧新

裸賣空主權債CDS當禁止    東航國際金融 陳東海

CDS推出受阻 交易商協(xié)內(nèi)部目標今年內(nèi)    王玉

CDS清算誰將受益    Vishala Sri-Pathma 長城偉業(yè)期貨 周健明/編譯

CDS飆升 迪拜、希臘主權信用下滑    本報記者 田林

吉通CDS啟動互聯(lián)網(wǎng)高速列車    風起

主權債務違約風險上升 投資者涌入CDS    記者 潘榮

發(fā)光碳納米顆粒和CdS量子點的合成表征及應用    田磊

含N化合物、聚合物及CdS納米材料的合成及自組裝研究    宣宗偉

CdS納米棒陣列及其異質(zhì)結構的制備和光生電荷性質(zhì)的研究    王凌凌

高壓下Mg_2Si和CdS的電輸運性質(zhì)    任萬彬

大孔半導體及其復合物薄膜的光催化/光電性能研究    謝浩

CVD制備金屬硒化物和CdS共敏化的TiO_2納米棒陣列光電極    張旗

納米結構二氧化鈦的可控制備和光催化及光電化學性能研究    周婧

卟啉酞菁類化合物的設計合成及其在太陽能電池中的應用    張?zhí)旎?/span>

結晶性嵌段共聚物薄膜形貌的研究    梁國棟

配位轉(zhuǎn)化法制備納米MS（M=Cd，Zn）原理、動力學及其光催化CO_2還原性能    劉引烽

CdTe/CdS太陽能電池中CdS薄膜的制備與性能研究    謝儒彬

CdS薄膜及CIS涂覆層的性能研究    管玉鑫

超聲噴霧熱裂解制備Cu_2ZnSnS_4薄膜及其光電化學性質(zhì)研究    黃盛

CuInSe_2/Cu（In，Ga）Se_2薄膜的電沉積制備及其性能    王信春

基于硫化鎘（CdS）納米結構的有序本體異質(zhì)結雜化太陽能電池    南亞雄

CdS多孔密堆量子點敏化太陽能電池    吳名科

高品質(zhì)CdS量子點綠色化學制備與表征    陳艷

CdS納米晶熱溶劑合成及其薄膜的制備    王文靜

垂直取向L1_0-FePt薄膜的生長與物性    莫小靜

CuInSe_2薄膜太陽能電池光吸收層、緩沖層、電極的制備與性能研究    朱紅兵