电沉积合金预制层后退火制备铜锌锡硫薄膜及其光伏特性

采用电沉积铜锌锡(Cu-Zn-Sn,CZT)合金预制层后退火制备薄膜太阳电池用吸收层材料铜锌锡硫(Cu_2ZnSnS_4,CZTS)。利用扫描电镜、X线能量色散谱仪、X线衍射仪、拉曼光谱等检测方法对不同预制层成分下制备的CZTS薄膜的表面形貌、成分和物相结构进行表征与分析。研究结果表明:随着预制层中铜摩尔分数的增加,CZTS薄膜(112)面衍射峰半峰宽呈现先减小后增大的趋势,在物质的量比n(Cu)/n(Zn+Sn)=0.83和n(Zn)/n(Sn)=1.31的条件下获得半峰宽最小、结晶性能最好的CZTS薄膜;贫铜贫锌条件下制备的薄膜中存在SnS_2二次相,贫铜富锌条件下制备的薄膜中存在少量ZnS二次相;富铜富锌条件下制备的薄膜中存在Cu-S二次相;二次相对薄膜光电响应具有重要影响,贫铜富锌的样品光电响应性能较好,无光电流衰减现象,光电流密度最大可达到0.6 mA/cm~2;最优成分下制备的CZTS太阳电池在100 mW/cm~2光照条件下获得光电转换效率为3.27%。     

硫化物纳米墨水涂覆法制备铜锌锡硫太阳电池

利用共沉淀法制备CuS和SnS纳米颗粒,并将其与锌离子混合配置成固液混合纳米墨水,再通过涂覆后硫化法在钼玻璃基底上制备了铜锌锡硫(CZTS)薄膜.研究了硫化退火温度对CZTS薄膜成分、形貌和结构等性能的影响,获得了较优的退火温度为580℃;基于该工艺制作了光电转换效率为0.58%的CZTS薄膜太阳电池器件.     

ZnO纳米棒对倒序Cu_2ZnSnS_4薄膜太阳能电池光电性能的影响

为了提高光生电子在半导体纳晶薄膜的输运速度,在导电玻璃基底上通过先沉积种子层、再生长ZnO薄膜的方法,制备了结构均匀、垂直基底的ZnO纳米棒.采用溶液法并经硫化在ZnO纳晶薄膜上制备铜锌锡硫(CZTS)薄膜,分别以聚噻吩和铜为空穴传输层和对电极组装倒序结构CZTS薄膜太阳能电池.通过改变ZnO纳米薄膜的微观形貌,研究用于电子传输的纳晶薄膜的微观结构对倒序结构CZTS薄膜光电性能的影响.实验结果表明:与ZnO纳米颗粒相比,由于Zn O纳米棒有利于CZTS吸收层电子空穴的分离和光生电子在ZnO纳晶薄膜内的输运,减少光生电子和空穴的复合,倒序CZTS太阳能电池的光电转换效率从0.04%提高到0.31%.     

双靶共溅射Cu-Sb合金预制层后硫化法制备CuSbS_2光伏薄膜及其性能

采用双靶共溅射Cu-Sb合金预制层后硫化法制备铜锑硫(Cu Sb S2)薄膜,研究溅射功率对合金成分的影响,并采用X线能量色散谱(EDS)、扫描电镜(SEM)、X线衍射(XRD)和紫外-可见-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)等对硫化后薄膜进行表征,同时制备Cu Sb S2太阳能电池器件并对其输出特性进行表征和分析。研究结果表明:三元Cu Sb S2相由预制层中金属被硫化生成的二元硫化物Cu S和Sb2S3相互反应形成。在400℃下硫化退火可制得结晶良好、表面致密的Cu Sb S2薄膜,其带隙宽度为1.46 e V,并在可见光区具有大于5×104 cm-1的光吸收系数。制作的glass/Mo/Cu Sb S2/Cd S/i-Zn O/Al-doped Zn O/Ag薄膜太阳能电池器件在太阳总辐照度为100 m W/cm2下测试,获得的开路电压和短路电流密度分别达150 m V和1.29 m A/cm2。     

工业五氧化二钒制备V2O5半导体薄膜分析

用攀钢工业V2O5为原料采用无机溶胶－凝胶法制备V2O5溶胶和凝胶，并用此胶体不同衬底上制备出透明的半导体V2O5薄膜。研究了胶体粘度对涂膜的影响，以及薄膜电阻率与温度、烘干处理和厚度的关系。用扫描电子显微镜（SEM）研究了薄膜的微观形貌，用XRD研究了薄膜的成份及其变化。结果表明：胶体粘度对涂膜有较大影响；温度、湿份、薄膜厚度对薄膜电阻率均有较大影响；V2O5薄膜由针状V2O5颗粒组成，在衬度上呈均匀分布，且结构比较密集，其颗粒径向尺寸为0.5-1.0μm，长度方向为3.0-5.0μm。烘干处理后颗粒轮廓略有模糊、结构稀疏且尺寸有所长大，同时新生成了一些钒化合物。     

磁控溅射法制备大晶粒铜锌锡硫薄膜的研究

采用磁控溅射Cu、Sn、Zn金属单质靶制备铜锌锡(CZT)金属预制层,在220℃下合金,然后在高温610℃硫化配合低速升温工艺对CZT前驱体进行退火,制备出晶粒尺寸为1~2μm的Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)对薄膜样品进行结构、表面形貌和组分表征.最后沉积缓冲层、ZnO窗口层,蒸镀Al电极,制备出CZTS薄膜太阳电池,测量得到电池开路电压(V_(oc))为574 mV,短路电流密度(J_(sc))为8.98 mA/cm~2,填充因子(FF)为37.8%,电池转换效率为1.95%.     

H2O2直接用于溶胶凝胶法制备氧化锌薄膜

通过将过氧化氢（H2O2）溶液直接加入传统Zn溶胶的方法制备了新溶胶,并在玻璃衬底上旋转涂敷制备ZnO薄膜.H2O2的加入提高了溶胶的稳定性,增加了溶胶的成膜性.采用紫外-可见分光光度计（UV-Vis）,差热分析法（DTA）来分析溶胶-凝胶法制备ZnO薄膜的成膜原理;使用扫描电镜（SEM）,X射线衍射（XRD）,光致发光（PL）重点研究了ZnO薄膜形貌、结构与发光特性随H2O2加入量的变化规律.研究发现：H2O2的加入使得溶胶体系中生成了新的锌-过氧络合物,溶胶内部成分的改变对溶胶性质产生重要影响并将改变ZnO薄膜的成膜过程.     

纳米结构V2O5薄膜的溶胶凝胶制备与特性研究

采用溶胶 -凝胶技术 ,以V2 O5粉末为原材料制备了纳米结构的V2 O5薄膜 .使用椭偏仪、X射线衍射仪(XRD)、红外分光光度计 (FTIR)、电化学分析、原子力显微镜 (AFM)等方法研究了V2 O5薄膜的特性 .实验结果表明 :薄膜具有纳米多孔结构 ;热处理使得薄膜致密 ,折射率提高 ,薄膜结晶 .红外吸收测量揭示了刚制备的薄膜中钒以 4价离子为主 ,高温热处理后形成 5价钒离子 ,相应出现了V2 O5特征吸收峰 .这种结构的薄膜具有很好的锂离子注入 /退出可逆性和很高的离子注入容量 ,可用作锂离子电池的高性能阴极材料 .     

纳米Cu 2O/碳纳米管复合膜电极制备及其光电性能

以铜醇盐为原料,搀杂碳纳米管(CNT)采用溶胶-凝胶法在FTO玻璃基片上制备Cu2O/CNT薄膜,通过X射线衍射仪,电镜等分析和表征,确定了Cu2O/CNT薄膜的性质和结构;并对CNT 加入量的控制来研究膜阻抗的变化和光电催化性能的改变.通过循环伏安和交流阻抗测试表明Cu2O/CNT复合膜有更低的膜阻抗和优异的催化活性,在偏压-0.5V的条件下膜的光电流可以达到0.15mA. 由此证明了CNT 的搀杂有效的提高膜电极的光电催化活性和电导率.     

薄膜厚度对V_2O_5薄膜电致变色性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备V2O5薄膜,研究了薄膜厚度对V2O5薄膜电阻率、透射率和电致变色性的影响.研究结果表明:随着薄膜厚度的增大,V2O5薄膜的表面电阻率总体上呈降低趋势,而当厚度大于20 μm时,薄膜的电阻率趋于常数.V2O5薄膜透光性能随厚度的增加而降低.随薄膜厚度增加,V2O5薄膜的变色效率提高.     

预制层结构对CZTS薄膜微观组织和光学性能的影响

研究了叠层顺序对磁控溅射沉积铜锌锡硫（CZTS）吸收层的微观结构、表面形貌和光学性能的影响.试验结果表明：当预制层结构为Cu/ZnS/SnS₂时,制备的CZTS薄膜在（112）晶面具有择优生长取向,并具有较好的结晶一致性,在288,335和368 cm^-1处呈现出特征拉曼（Raman）峰,薄膜表面晶粒较大、形状规则、薄膜空隙较少、比较致密,可见光范围内的吸收系数较高,光学带隙1.5 eV,适合作为CZTS薄膜太阳能电池的吸收层;当预制层结构为SnS₂/Cu/ZnS和ZnS/SnS₂/Cu时,由于在预制层硫化过程中造成一定的Zn和Sn流失,使CZTS薄膜中含有CuS杂相,导致薄膜表面质量下降,禁带宽度增加,不适合做CZTS薄膜太阳能电池的吸收层.     

TiO2-x(V2O5)纳米复合薄膜的光吸收

采用溶胶 -凝胶技术 ,以Ti(C4H9O) 4 和V2 O5粉末为原材料制备了纳米结构的TiO2 -x(V2 O5) (x为V2 O5的质量分数 ,分别为 10 % ,2 0 % ,30 % ,10 0 % )复合薄膜 .采用原子力显微镜观察薄膜的表面形貌 ;使用UV VIS NIR分光光度计测量了复合薄膜在紫外 -可见光波段的透射率和反射率光谱 ,研究其光吸收特性 .实验结果表明 :复合薄膜具有纳米颗粒结构 ;随着V2 O5用量的增加 ,复合薄膜在紫外光区的吸收逐渐增加 ,(αhv) 1/ 2 与hv存在线性关系 ,光学带隙由纯TiO2 的 3.36eV减小为x =30 %时的 2 .83eV ,光学带隙与x满足Eg(x) =Eg(0 ) [Eg(1)-Eg(0 ) -b]x bx2 关系式 ;复合薄膜光吸收边缘红移起因于V2 O5复合后薄膜中定域态宽度的增加 .     

无镉ZnO缓冲层的柔性CZTSSe太阳电池

针对铜锌锡硫硒（CZTSSe）薄膜太阳电池中CdS缓冲层带隙较小造成光损耗和Cd元素的毒性问题,提出无镉环保型CZTSSe太阳电池,分别采用溅射法和旋涂法来制备ZnO薄膜以替代CdS缓冲层.薄膜形貌表征及器件性能测试表明,相比旋涂法,溅射法制备的ZnO的薄膜质量及其CZTSSe器件性能明显更好,器件的光电转换效率（PCE）从1.0%提升到4.5%.同时,相比于CdS（E_g=2.4 eV）, ZnO具有更大的带隙（E_g=3.3 eV）,去除CdS膜层后,薄膜和器件在蓝光区具有更高的透光率和更好的光吸收.该设计为制备柔性CZTSSe太阳电池提供了一种新策略.     

Cu对溶胶-凝胶法制备Cu_2ZnSnS_4薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法制备Cu_2ZnSnS_4的前驱体溶液,结合旋转涂覆法和空气中的预热处理技术制备不同金属含量Cu/(Zn+Sn)=x(0.5,0.8,1.0)的CZTS薄膜样品.利用XRD和紫外可见分光光度法,对CZTS薄膜晶体结构和光学性能进行表征.结果表明:样品XRD图谱中可以观察到锌黄锡矿结构CZTS的(112)、(220)、(312)衍射峰,且沿(112)峰择优生长;随着Cu掺杂浓度的增加,禁带宽度变小,可获得最佳接近太阳能电池要求的带隙值1.42eV.     

不同硫化温度下铜锌锡硫薄膜的微观组织结构表征

在覆盖Mo层的钠钙玻璃上采用磁控溅射沉积后续硫化处理方式制备铜锌锡硫(CZTS)薄膜.利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高角环形暗场像和X射线能谱仪等表征技术,研究不同硫化温度下CZTS薄膜形成过程中微观组织结构的变化.结果表明:硫化温度升高到400℃以上形成CZTS四元结晶相组成的薄膜,在400～550℃之间,随硫化温度的升高CZTS相增多且尺寸增大,600℃硫化时,CZTS相出现分解现象.硫化温度对薄膜影响显著,近钼层颗粒尺寸较小,表层颗粒尺寸较大.温度较低时薄膜的表层中Cu和S富集形成CuS,近钼层中Zn和Sn含量较多.随着温度升高,Cu、Zn、Sn和S不断扩散,分布更加均匀,形成的CZTS相结晶性愈好,晶粒不断长大成等轴晶,且CZTS晶粒出现孪晶.     

Cu_2ZnSnS_4粉体材料的制备及其性能研究

采用固相反应法制备了Cu2ZnSnS4(CZTS)粉体材料,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品的形貌和晶体结构进行了表征,采用紫外-可见-近红外分光光度计对样品的光学性能进行了测试,研究了热处理温度对CZTS样品的晶体结构、光吸收系数和禁带宽度等性能的影响关系.研究结果表明:使用固相反应法在热处理温度高于500℃时,得到的CZTS粉体材料结构为典型的锌黄锡矿晶体结构,其禁带宽度为1.45eV,SEM照片显示样品粒径为50μm的粉体.该材料可以用来压制CZTS靶材,可以用在CZTS薄膜材料的制备领域.     

LiV3O8正极材料的溶胶-凝胶法制备及性能

以LiOH·H2O和V2O5为原料,采用溶胶-凝胶法制备层状锂离子电池正极材料LiV3O8.经X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析表征其结构形貌,充放电测试其电化学性能,比较研究柠檬酸、草酸、酒石酸和双氧水4种配体,及金属元素与配体的物质的量比和煅烧温度等对材料性能的影响.结果表明:溶胶-凝胶法可制得晶形...     

Cu2ZnSnS4/Zn(O，S)异质结薄膜太阳电池的数值仿真

采用SCAPS软件,对CZTS/Zn(O,S)/Al:ZnO结构的薄膜太阳电池进行数值仿真,主要模拟研究Zn(O,S)的禁带宽度和电子亲和势、缓冲层的厚度及掺杂浓度、环境温度对电池性能的影响.结果表明:当Zn(O,S)的厚度和载流子浓度分别为50 nm和10~(17)cm~(-3)时,电池的转换效率可达14.90%,温度系数为-0.021%K~(-1).仿真结果为Zn(O,S)缓冲层用于CZTS太阳电池提供了一定的指导.     

溶胶-凝胶法制备钛酸锶钡薄膜的光电子能谱研究

采用改进的溶胶-凝胶法配制了(Bax,Sr1-x)Ti O3(BST)溶胶.利用旋转涂覆工艺在Si O2/Si衬底上甩胶,在不同的热处理条件下制备出不同Ba/Sr比的BST薄膜.SEM测试结果表明BST薄膜断面平整致密,均匀,无裂纹;化学组态和结合能分析表明BST薄膜的价态为钙钛矿结构的价态.     

热处理对BaPbO3薄膜化学组成及薄膜电阻的影响

以可溶性无机盐为原料,乙二氨四乙酸、柠檬酸、酒石酸为复合螯合剂,水为溶剂,采用溶胶-凝胶法在Al2O3基片上制备了钙钛矿结构的BaPbO3导电薄膜.利用X射线衍射和能量散射X射线能谱表征方法,并结合薄膜方块电阻的测定,探讨了热处理方式和热处理温度对薄膜化学组成及薄膜电阻的影响.研究表明,与常规热处理技术相比,采用快速热处理工艺制备BaPbO3薄膜需要更高的热处理温度,同时,随着热处理温度的升高,薄膜中的Pb/Ba摩尔比下降,导致薄膜方块电阻上升.采用常规热处理方法,在670℃下保温10min可以制备膜厚约2.5μm、薄膜方块电阻为32Ω/□的BaPbO3薄膜.