第Ⅴ-Ⅵ族金屬硫化物薄膜的制備和光電性能的研究.pdf

1、近年來(lái),有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜太陽(yáng)能電池已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。然而,已經(jīng)見(jiàn)諸報(bào)道的無(wú)機(jī)-有機(jī)復(fù)合薄膜太陽(yáng)能電池中的無(wú)機(jī)材料仍然局限于幾種傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)物,例如CdSe、PbS等,它們大多具有毒性,而且地殼含量也很有限,即使可以獲得不錯(cuò)的光電轉(zhuǎn)換效率,但原料的來(lái)源及制各過(guò)程中有毒物質(zhì)排放造成的環(huán)境污染仍然是限制其廣泛應(yīng)用的最大瓶頸,所以,一些具有光伏性能、相對(duì)無(wú)毒、環(huán)保的無(wú)機(jī)化合物材料引起了研究者們的興趣。本論文對(duì)Ⅴ-Ⅵ族硫化物(Bi2S3和

2、Sb2S3)薄膜的制備和光電性能進(jìn)行了研究。
　　 本論文共分四章。第一章主要是太陽(yáng)能電池的發(fā)展概述,介紹了太陽(yáng)能電池的發(fā)展史、原理和性能評(píng)價(jià)指標(biāo),著重介紹了有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合薄膜太陽(yáng)能電池材料的制備方法和種類。最后對(duì)Ⅴ-Ⅵ族硫化物的性質(zhì)進(jìn)行介紹,提出本文的研究意義。
　　 第二章介紹了納米結(jié)構(gòu)硫化鉍薄膜的合成和光電性能測(cè)試。硫化鉍是一種重要的n型直接帶隙半導(dǎo)體材料,其帶隙在1.3-1.7 eV范圍可調(diào),非常適合作為太陽(yáng)能電

3、池的光吸收層。在本文中,我們采用原料的單質(zhì)形式,未加入任何輔助添加劑,在簡(jiǎn)單的溶劑熱體系中反應(yīng)180℃,在ITO導(dǎo)電玻璃基底上直接原位生長(zhǎng)出結(jié)合緊密的Bi2S3納米結(jié)構(gòu)薄膜。薄膜是由均勻的、大小約為200 nm的顆粒構(gòu)成,然后我們將Bi2S3薄膜和有機(jī)聚合物P3HT復(fù)合組裝成異質(zhì)結(jié)電池器件,光電轉(zhuǎn)化效率為0.0054％,表明硫化鉍材料具有明顯的光伏性能。
　　 第三章介紹了微米結(jié)構(gòu)硫化銻薄膜的合成和光電性能測(cè)試。Sb2S3也是一

4、種直接帶隙無(wú)機(jī)半導(dǎo)體材料,室溫下的帶隙能為1.78 eV,被認(rèn)為是利用太陽(yáng)能的理想材料。本文中采用條件溫和的溶劑熱反應(yīng),在ITO導(dǎo)電玻璃基底上直接原位制備了Sb2S3微米結(jié)構(gòu)薄膜。薄膜是由微米級(jí)的管狀和片狀構(gòu)成。然后將有機(jī)聚合物P3HT和Sb2S3薄膜復(fù)合組裝成電池器件,光電轉(zhuǎn)化效率為0.0026%。
　　 第四章對(duì)基于鉍、銻的三元硫化物薄膜的制備進(jìn)行了初步探究。通過(guò)溶劑的選擇和反應(yīng)條件的控制,制備出了純的Cu3BiS3薄膜,S