电沉积制备CuSbSe2及其太阳电池器件研究

来源 :中南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangshaohua11
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
非侵入性地监测在体肿瘤的生长和治疗已经成为肿瘤研究的热点问题,其中早期诊断以及针对治疗后少量残余肿瘤细胞的监测尤为重要.因此,发展无创、高灵敏度、可实时追踪肿瘤生
随着钢铁工业的迅速发展,传统的炼钢工艺已不能适应今天钢铁生产的要求.众所周知,磷通常被看作钢中的有害元素之一,由于磷含量的提高,增加了钢的脆性断裂趋势.近年来,多数钢
学位
尖晶石型结构的LiMnO具有资源丰富、价格便宜、环境污染小与安全性能好等优点,一直被认为是最有希望的新一代锂离子电池正极材料之一.但目前LiMnO仍存在容量偏低、电化学性能
由近等原子比组成的NiTi形状记忆合金具有独特的性能:形状记忆效应和超弹性.这些性能使其成为最有应用前景的金属生物医学材料之一.众所周知,Ni离子对人体有害,含量较高时会
基因芯片,又称DNA微阵列,是由固定于固相载体表面的核苷酸探针阵列所构成的一种新型微型器件.它基于核酸分子杂交的原理,可直接、平行的得到大量的核酸序列信息.基因芯片以其
本文自制的高中压脉冲电源和强磁场发生装置,研究了不同脉冲磁场强度下纯铝和灰铸铁的凝固行为,测量并分析了脉冲磁场对纯铝冷却曲线的影响,借助热分析技术、流体力学理论以
医学超声图像的三维重建技术在现代医学临床诊断中起着十分重要的作用。将传统的超声二维断层图像通过三维超声重建系统处理,能获得较真实的人体器官组织的三维结构,可以广泛地
转炉渣的合理利用和有效回收是现代钢铁工业技术进步的重要标志之一,是降低生产成本,提高企业经济效益的一项重要措施,也是保护环境,减少污染的良策.该文通过国内某厂几种典
太阳能光伏发电是解决能源危机和环境污染问题的有效途径。在各种光电转换材料中,金属硫化物薄膜以其转换效率高、稳定性好等优良性质成为研发的热点。采用连续离子层吸附反应