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《沈阳师范大学》 2011年
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黄铁矿的光电性能研究

王秀红  
【摘要】:立方晶系的FeS2具有合适的禁带宽度(Eg=0.95eV)和较高的光吸收系数(当λ750nm,α6×105cm-1其组成元素储量丰富、无毒,环境相容性好,它是一种极具潜力的太阳能电池材料。然而,虽然理论计算预测FeS2的光电转化效率可以达到15%-20%,但目前实验室研究的FeS2太阳能电池的光电转化效率仅能达到2.8%,与理论值相差很大。光电转化效率低极大限制了FeS2的实际应用,而FeS2光电性能是影响光电转化效率的主要因素。因此,对FeS2进行光电性能研究不仅能反映FeS2制备技术的合理性,而且对提高FeS2太阳能电池光电转化效率并促进其在未来光电器件中的应用均有重要意义。 本文模拟天然黄铁矿的形成条件和基本过程,在(593K、613K、633K、653K、673K、693K)不同温度条件下采用热硫化法制备了FeS2粉体;采用X'Pert Pro多晶x射线衍射(XRD)仪分析了FeS2粉体的晶体结构,根据XRD图谱中衍射峰半宽高度由scherrer公式计算了粉体试样的晶粒尺寸,并用SSX-550场发射扫描电子显微镜(SEM)观察了FeS2粉体的组织形貌。结果发现样品的晶粒尺寸都处于nm数量级,并且随着硫化温度的升高,硫化反应越充分,晶粒尺寸有增大的趋势;用Cary 500型紫外可见近红外分光光度计测出了样品的吸光度,计算出了光吸收系数,并根据Tauc规则算出了样品的禁带宽度。并分析研究了硫化温度对FeS2光学性能的影响,结果发现:硫化温度通过改变结晶状态、晶粒尺寸及缺陷浓度等实现对其光学性能的影响;由于量子尺寸效应,我们测得到的吸收边发生蓝移现象,禁带宽度展宽。在593K-653K范围内,硫化温度的升高使得晶粒尺寸逐渐增大,S/Fe值上升,以致量子尺寸效应减弱,禁带宽度有所减小;在635K硫化温度条件下制成的FeS2的禁带宽度接近理论上最高光电转化效率对应的禁带宽度1.4eV,其光性能是最好的;用液压机将粉末样品压成圆片,采用HL5500霍尔测试系统测量了不同实验条件下所获得的样品在室温条件下的电阻率ρ,霍尔系数RH,载流子浓度N和载流子迁移率μ。重点分析研究了硫化温度对FeS2光电学性能的影响,结果发现:在613K-693K范围内,硫化温度的升高使得晶粒尺寸逐渐增大,S/Fe值总体趋势上升,以致载流子浓度随温度升高而下降,而迁移率上升,在613K-653K硫化温度条件下制成的FeS2的电阻率的变化趋势主要由载流子迁移率主导,而在653K-693K电阻率的变化趋势主要由载流子主导。
【学位授予单位】:沈阳师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P574.1

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【同被引文献】
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9 马颖琦;一种具有宽带电磁屏蔽性能的导电硅橡胶的研究[D];上海交通大学;2008年
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