太陽能電池材料Cu_2ZnSnS_4納米晶的水熱合成和表征

【摘要】：四元化合物Cu2ZnSnS4是一種理想的太陽能電池吸收層材料,其禁帶寬度與半導體太陽能電池所要求的最佳禁帶寬度十分接近,具有大的吸收系數(shù),另外元素來源豐富、污染小,從而成為太陽能電池吸收層的最佳候選材料。在過去20多年,多個研究組分別用各種方法如溶膠-凝膠、濺射沉積、噴霧熱解、共沉積和軟化學方法等方法成功制備出了Cu2ZnSnS4吸收層。并且光電轉(zhuǎn)化率從1996年的0.66%提高至2010年的9.6%。 本文旨在進一步發(fā)展和豐富水熱合成技術(shù)并利用它制備Cu2ZnSnS4納米晶,發(fā)展一種相對普適的合成路線。同時對合成的納米結(jié)構(gòu)進行了表征。具體工作如下： 1. Cu2ZnSnS4(?)內(nèi)米晶的制備。利用水熱法以氯化亞銅(CuCl)、氯化鋅(ZnCl2)、四氯化錫(SnCl4·5H2O)、硫脲為原料在200℃制備了Cu2ZnSnS4(?)內(nèi)米晶。研究了反應時間和反應溫度對產(chǎn)物的影響。 2. Cu2ZnSnS4納米材料結(jié)構(gòu)表證。利用XRD、TEM、HRTEM和SAED對產(chǎn)物進行了表征。結(jié)果表明產(chǎn)物是直徑為5-7nm多晶Cu2ZnSnS4顆粒。 3. Cu2ZnSnS4(?)內(nèi)米材料的光學特性。利用紫外-可見吸收光譜估算了產(chǎn)物的禁帶寬度為1.7eV,大于相應體相和薄膜的禁帶寬度(1.5eV)。Raman譜顯示,相比體相和薄膜的Raman譜發(fā)生8cm-1紅移。 4.最后利用絲網(wǎng)印刷的方法初步制備出Cu2ZnSnS4薄膜。 【關(guān)鍵詞】：納米材料 太陽能 水熱法 Cu_2ZnSnS_4 光電性能 絲網(wǎng)印刷
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 1 緒論11-15
• 2 背景知識及基本原理15-33
• 2.1 引言15-16
• 2.2 納米材料簡介16-29
• 2.2.1 納米材料的發(fā)展16-17
• 2.2.2 納米材料的特性17-21
• 2.2.3 納米材料的分類21-22
• 2.2.4 納米材料的性質(zhì)22-24
• 2.2.5 納米材料的用途24-26
• 2.2.6 納米材料表征及性能研究的常用分析手段26-27
• 2.2.7 納米材料的制備方法27-29
• 2.3 水熱法簡介29-32
• 2.3.1 水熱法及其反應機理29-30
• 2.3.2 水熱反應特點30
• 2.3.3 水熱反應的影響因素30-32
• 2.4 本文的選題背景、研究內(nèi)容及意義32-33
• 3 水熱條件下Cu_2ZnSnS_4納米材料的制備33-37
• 3.1 引言33-35
• 3.1.1 Cu_2ZnSnS_4是納米材料簡介33
• 3.1.2 Cu_2ZnSnS_4納米材料研究現(xiàn)狀33-34
• 3.1.3 本文的研究內(nèi)容及目的34-35
• 3.2 實驗部分35-37
• 3.2.1 實驗原料35
• 3.2.2 實驗過程35-36
• 3.2.2.1 實驗內(nèi)容35
• 3.2.2.2 實驗步驟35-36
• 3.2.3 樣品測試與表征36-37
• 4 實驗結(jié)果與討論37-42
• 4.1 XRD衍射花樣37
• 4.2 TEM和HRTEM表征37-38
• 4.3 紫外—可見吸收光譜38-39
• 4.4 拉曼光譜39-40
• 4.5 可能生長機理40-42
• 5 絲網(wǎng)印刷制備Cu_2ZnSnS_4納米薄膜42-49
• 5.1 絲網(wǎng)印刷概述42-46
• 5.1.1 絲網(wǎng)印刷的原理42-43
• 5.1.2 絲網(wǎng)印刷法的特點43-44
• 5.1.3 絲網(wǎng)印刷法的應用44
• 5.1.4 手動絲網(wǎng)印刷的印刷44-46
• 5.2 絲網(wǎng)印刷法制備Cu_2ZnSnS_4薄膜46-48
• 5.2.1 Cu_2ZnSnS_4印刷漿料的制備46
• 5.2.2 襯底的處理46
• 5.2.3 Cu_2ZnSnS_4薄膜的印刷46-47
• 5.2.4 影響薄膜質(zhì)量的一些因素47-48
• 5.3 Cu_2ZnSnS_4薄膜的表面特征48-49
• 6 結(jié)論與展望49-51
• 6.1 本論文的創(chuàng)新之處49
• 6.2 有待進一步研究的問題49-51
• 參考文獻51-58
• 在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的研究成果58-59
• 致謝59

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