摘要：纳米材料由于其相对于块体材料在光学和电学等性能上体现出的特殊性质在过去的几十年里受到重点关注。采取“半导体纳米晶墨水”制备薄膜太阳能电池的工艺具有设备简单、成本低、样品均匀性好和有利于大规模生产等突出优点成为了光伏器件制备领域的热门课题，这种策略得到实际运用的关键在于高质量的“纳米晶墨水”能否通过简单环保、低成本、规模化策略合成得到。Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ_2族三元化合物是一种直接带隙的半导体材料，光学吸收系数非常高，并属于本征缺陷型半导体，可沉积为p型半导体或n型半导体薄膜，是薄膜太阳能电池的理想光吸收层材料。基于以上前提，我们提出一种简易的绿色液相途径来合成高质量的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ_2族半导体纳米颗粒，探讨了反应时间、反应温度等条件以及晶体结构对纳米颗粒的尺寸大小、形貌的影响，并将制备的铜铟硒纳米颗粒溶解在有机溶剂中得到“纳米晶墨水”，利用非真空成膜工艺制备了铜铟硒纳米结构薄膜，考察了溶剂、热处理气氛等对薄膜质量的影响，取得的主要成果如下：1.采取对硒粉具有良好溶解性的较为环保的油酰吗啉作为硒粉的溶剂，金属的无机盐作为阳离子源，油胺作为表面包覆剂，通过简单的液相途径成功的制备了高质量的银铟硒（AgInSe_2）纳米颗粒，TEM照片显示AgInSe_2纳米颗粒的尺寸均一，单分散性良好，颗粒形貌多为六角盘状，平均尺寸为16nm。XRD结果显示产物为四方黄铜相结构。通过对不同反应温度下得到的纳米颗粒的形貌以及四方黄铜矿相晶体结构的综合浅析，用油胺的选择性吸附和布拉维法则解释了AgInSe_2纳米颗粒形貌的演变历程。并考察了反应时间对纳米颗粒尺寸的影响，发现通过调节反应时间可实现对纳米颗粒的形貌可控合成。2.将硫粉溶解在油酰吗啉中得到硫的前驱液，采取相同的工艺在较低的温度下制备了银铟硫纳米颗粒。XRD结果显示产物为高温稳定相正交相，油酰吗啉提供的特殊化学环境被认为是造成这一特殊情况的主要理由。通过调节反应温度得到了纳米颗粒及纳米棒两种不同的形貌，实验结果浅析表明纳米晶的晶体结构对其最终形貌起着决定性作用。3.采取此工艺制备了高质量的四方黄铜矿相CuInSe_2纳米颗粒，提纯后溶解在有机溶剂中得到“纳米晶墨水”。对所得到的“纳米晶墨水”在太阳能电池器件制备中的运用进行了探讨，通过滴涂或旋涂工艺制备了铜铟硒薄膜，并在H2气氛或Se气氛中进行热处理。SEM照片显示利用高沸点的溶剂四氯乙烯以及旋涂工艺得到的薄膜质量较好，孔洞及裂缝比较少，并且在Se气氛中进行热处理后的薄膜更致密，EDS结果显示其杂质相较少，薄膜的元素比更符合化学计量比。实验证明，以铜铟硒纳米颗粒制备的薄膜可以作为吸收层运用于太阳能电池器件上。关键词：Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ_2族半导体纳米颗粒论文绿色液相途径论文油酰吗啉论文铜铟硒薄膜论文
摘要5-7
ABSTRACT7-9
致谢9-12
插图清单12-13
插表清单13-14
第一章 绪论14-27
1.1 引言14
1.2 纳米颗粒的概述14-18
1.2.1 纳米颗粒的历史背景14-15
1.2.2 纳米颗粒的合成与制备15-17
1.2.3 纳米颗粒的运用17-18
1.3 半导体纳米晶18-22
1.3.1 探讨背景18-19
1.3.2 半导体纳米晶探讨近况19-22
1.4 纳米结构半导体薄膜22-25
1.4.1 纳米结构半导体薄膜的制备22-25
1.4.2 半导体薄膜中的电荷输运25
1.5 本论文的立题作用25-27
第二章 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ_2族半导体纳米颗粒的制备与表征27-49
2.1 引言27-29
2.2 实验部分29-32
2.2.1 实验原料29-30
2.2.2 实验仪器30-31
2.2.3 半导体纳米颗粒的表征手段31-32
2.3 纳米颗粒的制备与表征32-34
2.3.1 银铟硒纳米颗粒制备历程32-33
2.3.2 铜（银）铟硫纳米颗粒的制备历程33
2.3.3 表征历程33-34
2.4 实验结果与讨论34-47
2.4.1 银铟硒纳米颗粒的表征34-38
2.4.2 反应时间对 AgInSe_2纳米颗粒生长的影响38-39
2.4.3 温度对 AgInSe_2纳米颗粒生长的影响39-41
2.4.4 AgInSe_2纳米颗粒成核生长机理探讨41-42
2.4.5 铜铟硫纳米颗粒的合成与表征42-45
2.4.6 银铟硫纳米颗粒的合成与表征45-47
2.5 本章小结47-49
第三章 铜铟硒纳米结构薄膜的制备49-63
3.1 引言49-50
3.2 实验部分50-54
3.2.1 实验原料和仪器50-52
3.2.2 铜铟硒纳米颗粒的制备历程52
3.2.3 薄膜制备历程52-54
3.3 结果与讨论54-62
3.3.1 铜铟硒纳米颗粒的表征54-56
3.3.2 涂膜工艺对薄膜质量的影响56-59
3.3.3 热处理对薄膜质量的影响59-62
3.4 本章小结62-63
第四章 论文总结和展望63-65
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