旋涂法制备CICS薄膜太阳能电池光吸收层

【摘要】：基于中间带太阳能电池的理论转换效率高、结构简单、制备成本低等诸多优点,吸引了大量的科学工作者对其进行深入的研究。而直接带隙半导体材料CuInS2,具有合适的禁带宽度(1.5eV)、较大的吸收系数、稳定性高、低毒等优势,成为了最具潜力的薄膜太阳能电池的光吸收层材料。本文采用粉末涂敷法,将稀土元素Ce掺杂CuInS2中,旨在制备CuIn1-xCexS2 (CICS)中间带吸收层材料。本实验利用粉末涂敷法在玻璃衬底上、在不同的转速条件下制备一系列预制薄膜；并经Ar气氛保护、不同温度的快速退火,制备了一系列的CICS薄膜。利用x射线能量色散谱(EDS)、X射线衍射(XRD)、紫外可见分光光度计(UV-VIS-NIR)、X谢线光电子能谱测试等表征手段,对不同工艺条件下制备的薄膜的化学组分、表面形貌、晶体结构、光学和电学性质进行表征分析,从而制备出高质量的薄膜。研究结果表明,退火温度为550℃时,CuS2的杂相衍射峰完全消失,形成了单一的CIS物相。此时,(112)衍射峰与总峰强之比为87.8%,薄膜的晶化程度最好。稀土元素Ce掺杂CuInS2中对薄膜能带结构产生了很大影响,CuIn0.9Ce0.1S2薄膜的吸收系数图中出现了两个新的吸收峰B(1710nm)和C(1955nm),对应的光子吸收能量分别为0.73eV和0.63eV,这表明中间带(IB)已被部分填充。 【关键词】：CICS薄膜 粉末涂敷法 中间带太阳能电池 吸收系数
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM914.42
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 中间带太阳能电池的基本原理9-10
• 1.2 中间带太阳能电池的制备方法10-13
• 1.3 本课题研究目的及意义13-14
• 第二章 CICS薄膜的制备及测试方法14-20
• 2.1 实验原料14-15
• 2.2 实验仪器15-16
• 2.3 测试仪器16
• 2.4 薄膜的制备方法16-20
• 2.4.1 前驱体料浆的制备16-17
• 2.4.2 基片的选择和清洗17-18
• 2.4.3 旋涂法制备预置薄膜18
• 2.4.4 薄膜退火18-20
• 第三章 不同组分CICS薄膜的制备及分析20-38
• 3.1 Ce掺杂CuInS_2薄膜的制备20-21
• 3.2 Ce掺杂CuInS_2薄膜的SEM分析21-22
• 3.3 Ce掺杂CuInS_2薄膜的EDS分析22-25
• 3.4 Ce掺杂CuInS_2薄膜的XRD分析25-30
• 3.5 Ce掺杂CulnS_2薄膜的XPS分析30-34
• 3.6 Ce掺杂CuInS_2薄膜的光学特性分析34-36
• 3.7 Ce掺杂CuInS_2薄膜的电学特性分析36-38
• 第四章 结论与展望38-40
• 4.1 结论38-39
• 4.2 展望39-40
• 参考文献40-44
• 致谢44-45
• 硕士期间发表学术论文45

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