收藏本站
《福州大学》 2014年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

溅射制备铜锌锡硫薄膜及其CZTS/In_2S_3异质结的初步研究

赵鹏毅  
【摘要】:铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4,CZTS)是四元12-Ⅱ-Ⅳ-Ⅵ4族化合物半导体,其原料储量丰富成本低;吸收系数大于1×104cm-1;禁带宽度为1.50 eV;理论光电转换效率为32.2%。因此,CZTS薄膜材料已成为替代CuInGaSe2太阳能电池吸收层的最佳候选材料之一。在制备CZTS薄膜的过程中,一般会存在均匀性较差和次级相等问题,本论文尝试使用溅射合金靶制备金属预制层来控制上述问题。本文采用磁控溅射Cu2ZnSn合金靶制备金属前驱体,然后硫化金属前躯体的方法,成功地在玻璃衬底上获得了CZTS薄膜。我们研究了制备工艺对CZTS薄膜物相结构、组分、形貌及光电性能的影响;并对CZTS/In2 S3异质结进行了初步研究。主要研究结果如下:1、研究了溅射功率和溅射气压对CZTS薄膜光电性能的影响。预先制备了CZT前驱体,并将前驱体放在N2(95 sccm)+H2S(5 sccl n)的气氛中500℃下硫化2小时获得CZTS薄膜。研究表明,随着溅射功率的增大,迁移率呈逐渐增大的趋势,电阻率呈先减小后增大的趋势;随着溅射气压的增大,载流子浓度呈先减小后增大的趋势,迁移率和电阻率呈先增大后减小的趋势。溅射功率为90 W、溅射气压为2.0 Pa时,制备的CZT前驱体硫化后得到的CZTS薄膜具有较好的性能,薄膜的杂相较少。2、研究了硫化氢浓度对CZTS薄膜性能的影响。结果表明,随着硫化氢浓度的增大,载流子浓度先减小后增大,迁移率和电阻率都呈现先增大后减小的趋势。硫化氢浓度为5%时,CZTS薄膜的性能最佳,光学禁带为1.50 eV,载流子浓度为2.07×1018 cm-3,电阻率为2.37Ω·cm,迁移率为1.38cm2·v-1·S-1,适合作为CZTS薄膜太阳能电池的吸收层。3、研究了四种金属(Ag、In、Cu和A1)与In2S3薄膜的接触特性。结果表明,四种金属与In2S3薄膜都能形成良好的欧姆接触,其中Ag与In2S3薄膜形成的串联电阻最小。研究了Al电极与CZTS薄膜的接触特性。I-V特性曲线表明Al电极与CZTS薄膜形成了较好的欧姆接触。4、制备出了CZTS/In2S3异质结,并研究了CZTS/In2S3异质结的能带结构和光电性能。CZTS/In2S3异质结的导带阶AEc为0.82 eV,该值大于ΔEc允许的范围(0eVΔEc0.4 eV),这将会阻碍电子从吸收层到缓冲层。由I-V特性测试可知,所制备的CZTS/In2S3异质结具有较好整流特性.
【学位授予单位】:福州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN304.2;TB383.2

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孟昭进;展铁政;;Cu_2S/CdS异质结工艺的发展[J];包头钢铁学院学报;1993年01期
2 郑金成,郑永梅,王仁智;合金异质结的价带带阶的计算方法[J];自然杂志;1996年05期
3 薛延;许娜;谈立伟;李红波;王伟;;基于TiO_2异质结在光电化学传感领域的应用[J];盐城工学院学报(自然科学版);2014年02期
4 王蓉;史占花;蔡芳共;杨峰;贾永芳;黎颖;程翠华;赵勇;;ZnO/Cu_2O异质结中深能级表面光伏特性[J];高等学校化学学报;2012年04期
5 郑旭;张晋敏;熊锡成;张立敏;赵清壮;谢泉;;β-FeSi_2/Si异质结的制备及性质研究[J];功能材料;2012年11期
6 谭海曙,陈立春,杨小辉,王向军,谢洪泉,高广华,姚建铨;有机/无机异质结薄膜发光二极管[J];物理化学学报;1997年10期
7 唐一文;陈志钢;张丽莎;贾志勇;张新;;纳米Cu_2O/TiO_2异质结薄膜电极的制备和表征[J];无机材料学报;2006年02期
8 张伟英;刘振中;刘照军;梁会琴;傅竹西;;退火处理对ZnO/Si异质结光电转换特性的影响[J];材料导报;2010年04期
9 任殿胜,严如岳,华庆恒,刘咏梅;用AES/XPS对异质结材料的研究[J];半导体情报;1997年06期
10 李博;;利用铁电薄膜研究体异质结型有机光伏器件的光电流极性[J];物理化学学报;2012年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 吴季怀;岳根田;林建明;兰章;;聚合物异质结在染料敏化太阳能电池中的应用研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
2 薛冰纯;邵学广;蔡文生;;弯曲型和直线型碳纳米管异质结的稳定性和电子结构比较[A];中国化学会第26届学术年会化学信息学与化学计量学分会场论文集[C];2008年
3 汪圣尧;戴珂;陈浩;;溴氧化铋/钼酸镍异质结制备、表征及可见光响应的光催化活性[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第21分会:光化学[C];2014年
4 李维实;;基于分子异质结化合物的有机光电材料设计[A];中国化学会第27届学术年会第05分会场摘要集[C];2010年
5 莫雄;陈红征;施敏敏;汪茫;;溶液共混制备酞菁/苝本体异质结[A];2005年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2005年
6 周凯歌;Freddie Withers;曹阳;胡晟;于葛亮;Cinzia Casiraghi;;以拉曼光谱探测二维异质结中的范德华界面相互作用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第30分会:低维碳材料[C];2014年
7 王峻岭;游陆;;(La,Sr)MnO_3/BiFeO_3异质结中磁畴的电场控制研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 戴守愚;刘立丰;吕惠宾;陈正豪;;磁性异质结中的半导体-金属转变现象[A];第十二届全国相图学术会议论文集[C];2004年
9 何畅;贺庆国;李永舫;白凤莲;;新型分子TPA-DCM-TPA的合成及光伏性能研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
10 李建章;王洪;陈久福;钟俊波;胡伟;;g-C_3N_4/TiO_2异质结的制备及其光催化脱色性能[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第12分会:催化化学[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 郑奇靖;过渡金属二硫化物异质结中超快电荷转移的非绝热动力学研究[D];中国科学技术大学;2016年
2 申衍伟;ZnO异质结光电器件的制备及其性能研究[D];北京科技大学;2016年
3 张克难;二硫化钼二维材料及其异质结的制备和光电特性研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2016年
4 程丽君;基于Bi_2O_3异质结光催化剂制备、表征及催化活性研究[D];天津大学;2014年
5 陶晨;反型体异质结聚合物太阳能电池的研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 阮开群;基于石墨烯/超薄硅异质结高性能柔性光伏器件的研究[D];苏州大学;2015年
2 单政;MnO_2/TiO_2纳米异质结的制备及其超级电容特性研究[D];合肥工业大学;2015年
3 张俊磊;铋基半导体异质结的设计、合成及其光催化性能[D];东华大学;2016年
4 王楠;ZnO/Cu_2O纳米核壳异质结阵列的制备及光电特性研究[D];辽宁师范大学;2015年
5 赵鹏毅;溅射制备铜锌锡硫薄膜及其CZTS/In_2S_3异质结的初步研究[D];福州大学;2014年
6 陈惠娟;纳米碳/硅异质结的制备及其气敏性研究[D];中国石油大学;2010年
7 高熙礼;用磁控溅射方法制备非晶碳膜/硅异质结及其电输运性质的研究[D];中国石油大学;2008年
8 张乐陶;Fe_3O_4基异质结的微观结构、磁性和输运性质[D];天津大学;2010年
9 袁德华;全氧化物异质结HoMnO_3/Nb-SrTiO_3的电学性质研究[D];烟台大学;2011年
10 曹建业;钒酸银微米片及其异质结的合成及光催化性质的研究[D];吉林大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026