【摘 要】
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铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4,CZTS)是一种极具潜力的薄膜太阳能电池吸收层材料,具有转换效率高、原材料来源广泛且价格低廉和环境友好等一系列优点。本论文采用脉冲激光沉积法在不同
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铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4,CZTS)是一种极具潜力的薄膜太阳能电池吸收层材料,具有转换效率高、原材料来源广泛且价格低廉和环境友好等一系列优点。本论文采用脉冲激光沉积法在不同工艺条件下制备了CZTS薄膜和ZnO薄膜。综合利用SEM、AFM、XRD和紫外-可见分光光度计等各种分析测试手段,研究了脉冲激光能量、脉冲激光频率、沉积时间、退火时间、退火温度和环境气氛等参数对薄膜表面形貌、物相结构及光电性能的影响,主要研究结果如下：1.脉冲激光能量为150mJ/p时,在ITO导电玻璃衬底上制备出了结晶良好的CZTS薄膜。2.激光为频率为5Hz时,CZTS薄膜呈强烈的(112)面择优取向；在其他频率下,薄膜则倾向于呈(220)面择优取向。3.薄膜的质量与沉积时间有关,当沉积时间为90min时,制备出的CZTS薄膜结晶质量良好,表面光滑、致密。4.退火时间为60min时CZTS薄膜表面致密度高,缺陷少。随着退火时间的延长,CZTS薄膜表面粗糙度逐渐减小,但表面杂质含量也逐渐增加。5.退火温度为300℃时薄膜的结晶质量好、杂质缺陷少、表面致密,可见光范围内透过率为0.8%,禁带宽度为1.521eV,电阻率为0.009Ω·cm。随着退火温度的升高,薄膜透过率增大,禁带宽度变宽。6.富Sn有利于CZTS薄膜沿[112]方向择优生长。7.在激光能量为150mJ/p、衬底温度为200℃、氧气分压为0.8Pa的条件下,制备出了结晶良好、表面粗糙度小、致密度高,透过率大于85%的ZnO薄膜。
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