銅鋅錫硫薄膜太陽(yáng)能電池的制備與性能研究.pdf

1、銅鋅錫硫（CZTS）薄膜，由于其組成元素 Cu、Zn、Sn、S在地球上含量豐富、無(wú)毒害，且與太陽(yáng)光吸收材料相配的1.5 eV的禁帶寬度，吸收系數(shù)高達(dá)104 cm-1，可用作薄膜太陽(yáng)電池的吸收材料。
　　本文采用電沉積法在FTO導(dǎo)電玻璃基底上沉積出了CZTS薄膜，以硫酸銅，硫酸鋅，硫酸亞錫和硫代硫酸鈉為主鹽，作為Cu、Zn、Sn、S元素的來(lái)源，檸檬酸鈉作絡(luò)合劑，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)研究電解液中各組分的濃度，熱處理溫度，沉積電位和pH值等條

2、件對(duì)CZTS薄膜性能的影響，進(jìn)而優(yōu)化實(shí)驗(yàn)，得到最佳薄膜。最佳實(shí)驗(yàn)條件為：硫酸銅濃度0.010 mol/L、硫酸鋅濃度0.050 mol/L、硫酸亞錫濃度0.050 mol/L、硫代硫酸鈉濃度0.50 mol/L、檸檬酸鈉濃度0.20 mol/L、pH值為4.00、沉積電位1.4 V、沉積時(shí)間15 min、熱處理溫度500℃。同時(shí)，采用電化學(xué)工作站測(cè)試得到了沉積Cu-Zn-Sn-S四元合金的循環(huán)伏安曲線(xiàn)，根據(jù)曲線(xiàn)圖的氧化-還原峰研究了CZ

3、TS薄膜的機(jī)理。
　　CZTS薄膜半導(dǎo)體材料作為電池的吸收層，如果要得到完整的電池裝置，我們必須選擇一種適合作電池緩沖層的半導(dǎo)體材料，本文我們選擇了一種廉價(jià)且無(wú)毒害的半導(dǎo)體材料ZnS作為電池的緩沖層，并采用電沉積法制備ZnS薄膜。最后，我們將CZTS薄膜和ZnS薄膜制作成太陽(yáng)能電池組件，并使用電化學(xué)工作站對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，得到Voc、Isc值，通過(guò)計(jì)算得到電池的效率。
　　通過(guò)光譜分析和線(xiàn)性?huà)呙璺ㄑ芯勘∧さ墓怆娦阅?，利?XRD

4、對(duì)薄膜的組成及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；使用SEM和AFM對(duì)薄膜的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析；采用XPS對(duì)薄膜的化學(xué)狀態(tài)進(jìn)行表征。結(jié)果表明，熱處理后的CZTS薄膜的禁帶寬度為1.5 eV，得到光電曲線(xiàn)偏移率為35.23％；其表面更加均勻、致密且結(jié)晶度有所提高；并有CZTS晶相存在；最佳條件下制備的電池的效率為1.5565×10-2％；熱處理后的ZnS薄膜的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生的改變，且結(jié)晶度有所提高；通過(guò)EDS和XRD的表征分析可知，薄膜中除了含有ZnS外，還有Zn