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IB-VA-VIA2族黄铜矿结构CuSbSe2半导体化合物元素组成含量丰富、无毒且具备优异的光、电学性能而成为最有发展前景的光伏材料。CuSbSe2作为一种我国具有资源优势的薄膜太阳电池新型光吸收层材料,有望替代Cu(In1-xGax)Se2(CIGS),解决CIGS薄膜太阳电池发展中存在资源稀贵短缺的难题。电化学沉积法是一种成本低廉非真空制备技术,有望在未来获得大规模的工业应用。电沉积制备CuSbSe2薄膜需要通过热处理工艺来改善其结晶性能,快速热处理工艺升温速率快、热处理时间短,能有效减少CuSbSe2薄膜易挥发组分Sb、Se的逸出损失。 本论文主要采用CV、SEM、EDS、XRD、UV、PEC等多种表征手段揭示了CuSbSe2薄膜电沉积机理,研究了快速热处理工艺对CuSbSe2薄膜成分、形貌、结构的影响规律,制备了CuSbSe2薄膜太阳电池器件并探索其改性研究,主要研究结论如下: (1)采用循环伏安法研究CuSbSe2电沉积制备机理,比较了贫铜、富铜成分的CuSbSe2薄膜性能。结果表明,在-0.40 V得到CuSbSe2薄膜化学计量比接近1∶1∶2,颗粒尺寸均匀、形貌紧凑并具有平整致密的薄膜表面形貌,因此-0.40 V是研究范围内最佳沉积电势。贫铜和富铜成分薄膜均以CuSbSe2为主相、Sb2Se3为杂相,贫铜和富铜成分薄膜均显示超过7×104 cm-1的高光吸收系数,带隙宽度为1.09eV。同时光电化学检测结果表明贫铜成分的CuSbSe2薄膜具有更高的光电转化效率。 (2)研究了快速热处理工艺对CuSbSe2薄膜成分、形貌、结构的影响。结果表明,快速热处理后薄膜组分挥发少、成分接近理想化学计量比,结晶性能得到了很大的提高。随着热处理温度的升高结晶性能逐渐加强但形貌恶化,420℃热处理后薄膜表面平整、致密,各晶粒之间存在明显的界面,结晶性能好,为最优的热处理温度;延长保温时间、提高升温速率并不能明显地改善其结晶性能。 (3)制备了CuSbSe2薄膜太阳电池器件并探索了其改性研究。本文制备的CuSbSe2薄膜太阳电池器件开路电压为264mV,短路电流密度为5.11 mA/cm2(面积为0.12cm2),填充因子为0.293,电池的效率为0.395%,器件的短路电流和整体电池效率均较低,还有很大的提升空间。针对预制层CuSbSe2薄膜分别做了硫化和硒化改性研究探索,硫化热处理得到的CuSb(Sex,S1-x)2薄膜光电性能良好,其器件效率为0.204%;硒化热处理得到了Cu3SbSe4,但薄膜表面多孔,制作的器件发生了短路。