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简析沉积铜锌锡硒薄膜太阳能电池相关材料怎样

收藏本文 2024-01-20 点赞:22253 浏览:97011 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:Cu2ZnSnSe4薄膜是一种具有直接带隙的P型半导体材料,室温下禁带宽度为1.4~1.5eV,光吸收系数高达104cm-1,具有良好的光电特性,可以作为吸收层材料运用于薄膜太阳能电池中。本论文对Cu2ZnSnSe4薄膜太阳能电池的论述浅析、结构设计、材料探讨和制备等方面做了如下工作:首先我们采取直流磁控溅射法制备背接触层,通过制约气压溅射双层Mo膜,利用这种策略制备出的Mo不仅与玻璃衬底有很好的附着力,而且还有较低的电阻率,符合作为背接触层的要求;其次我们采取化学水浴法制备CdS薄膜,通过优化水浴温度、溶液浓度、沉积时间等工艺参数,沉积得到了均匀致密的CdS薄膜,适合作为Cu2ZnSnSe4薄膜电池的缓冲层;最后我们采取一步电沉积策略制备Cu-Zn-Sn预制膜,再经过自行搭建的硒化装置进行硒化处理制备Cu2ZnSnSe4薄膜,探讨了电解质浓度、沉积电位、热处理时间、热处理温度等工艺参数对薄膜的表面形貌、物相组成、化学成份等性能的影响和硒化反应的机理,主要的探讨结果如下:(1)探讨了一步电沉积制备Cu-Zn-Sn预制膜技术,优化了电沉积工艺参数,在电解质溶液浓度分别为19mmol/L硫酸铜、70mmol/L硫酸锌、10mmol/L四氯化锡、500mmol/L柠檬酸钠的条件下,保持硒源温度为300℃,衬底温度在550℃下硒化处理,制备出了纯净且符合化学计量比的P型黄锡矿结构的Cu2ZnSnSe4薄膜。(2)探讨了电沉积制备的Cu-Zn-Sn预制膜,在不同的衬底温度下硒化处理制备的Cu2ZnSnSe4薄膜的反应机理,初步明确了Cu2ZnSnSe4薄膜的生成历程。关键词:铜锌锡硒论文薄膜论文溅射论文电沉积论文硒化论文反应机理论文

    摘要5-6

    ABSTRACT6-7

    致谢7-12

    第一章 绪论12-24

    1.1 引言12-13

    1.2 太阳能电池进展介绍13-14

    1.3 太阳能电池种类14-17

    1.3.1 硅基太阳能电池14-16

    1.3.2 无机多元化合物太阳能电池16

    1.3.3 有机太阳能电池16-17

    1.4 太阳能电池的工作原理及评价指标17-20

    1.4.1 光吸收17

    1.4.2 光生伏特效应17-18

    1.4.3 评价指标18-20

    1.5 Cu_2ZnSnSe_4薄膜太阳能电池的结构及制备策略20-22

    1.5.1 Cu_2ZnSnSe_4薄膜太阳能电池的结构20-21

    1.5.2 Cu_2ZnSnSe_4薄膜的制备策略21-22

    1.6 Cu_2ZnSnSe_4薄膜性质及其电池的进展近况22-23

    1.7 本论文的主要探讨工作23-24

    第二章 实验设计与设备24-31

    2.1 实验设计24-25

    2.1.1 背接触层Mo的制备案例24

    2.1.2 缓冲层CdS的制备案例24

    2.1.3 吸收层Cu_2ZnSnSe_4的制备案例24-25

    2.2 实验设备25-26

    2.2.1 真空镀膜设备25

    2.2.2 电化学沉积设备25

    2.2.3 硒化处理设备25-26

    2.3 测试设备26-31

    2.3.1 X射线衍射26-28

    2.3.2 扫描电子显微镜28-29

    2.3.3 拉曼光谱29

    2.3.4 能量色散谱29-31

    第三章 背接触层Mo及缓冲层CdS薄膜的制备31-39

    3.1 衬底的选择及清洗31-32

    3.2 Mo层的制备及表征32-34

    3.3 化学浴沉积法制备CdS薄膜34-38

    3.3.1 CdS的特性及作用34

    3.3.2 化学浴沉积CdS薄膜的机理34-35

    3.3.3 实验历程及结果浅析35-38

    3.4 本章小结38-39

    第四章 电化学沉积Cu_2ZnSnSe_4预制膜及硒化处理39-48

    4.1 引言39

    4.2 一步电化学沉积Cu-Zn-Sn预制膜及硒化39-43

    4.2.1 电化学浅析仪的工作原理39-41

    4.2.2 硒化原理及装置41

    4.2.3 恒电位法沉积Cu-Zn-Sn预制膜41-42

    4.2.4 不同配比Cu-Zn-Sn预制膜的硒化42-43

    4.3 表征浅析43-47

    4.3.1 Cu_2ZnSnSe_4薄膜的表面形貌43-44

    4.3.2 Cu_2ZnSnSe_4薄膜的成份44-47

    4.4 本章小结47-48

    第五章 Cu-Zn-Sn预制膜的硒化机理探讨48-59

    5.1 引言48

    5.2 实验历程48-50

    5.3 Cu-Zn-Sn预制膜的硒化机理探讨50-57

    5.3.1 Cu-Zn-Sn预制膜在硒化历程中的形貌及成份的演化50-51

    5.3.2 Cu-Zn-Sn预制膜在硒化历程中的结构和物象的演化51-57

    5.4 黄锡矿结构的Cu_2ZnSnSe_4薄膜的化学反应生成路径57-58

    5.5 本章小结58-59

    第六章 全文总结59-60

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