基底材料对Sol-Gel法制备BST薄膜结晶的影响

以醋酸锶、醋酸钡和钛酸四丁酯为前驱体原料,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法,利用旋转涂覆工艺,在不同基底上制备组分为摩尔分数xBa= 0.65, xSr=0.35的(Ba0.65,Sr0.35)TiO3薄膜.用XRD和SEM分析薄膜的组成和表面形貌,研究基底材料对BST薄膜晶化行为及结构的影响.结果表明,经650℃热处理后,BST薄膜在硅基底上已基本形成ABO3型钙钛矿结构,晶粒发育较好,表面光滑致密;BST薄膜与硅基底的晶格匹配度比与玻璃和刚玉基底高;经刚玉粉处理过的硅基底和镀有ZnO薄膜的硅基底能够在一定程度上诱导薄膜生长.     

通过NMP溶剂工程制备高效平面结构钙钛矿太阳能电池

采用一种简单有效方法,通过在钙钛矿前驱体中加入N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)改善钙钛矿薄膜质量,比较和分析了不同比例NMP的使用对成膜性能的影响.发现NMP的最佳添加量可以有助于形成更加均匀和具有较少缺陷的钙钛矿层,从而能够制备具有大晶粒尺寸的光滑且致密的膜,进而改善钙钛矿层的光吸收能力和减少电荷复合,有利于制造更加优化的平面结构钙钛矿太阳能电池,与未经过处理的钙钛矿太阳能电池相比,其转换效率提高了27.11%.     

CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜退火升温速率对其光伏性能的影响

采用一种简便的两步连续沉积新工艺,成功制备出较纯相的CH_3NH_3PbI_3钙钛矿薄膜,考查了退火过程中升温速率对钙钛矿薄膜成膜质量及其与TiO_2薄膜形成平面异质结光伏性能的影响.结果表明,恰当选择升温速率对钙钛矿薄膜的形貌、致密性以及晶粒尺寸等参数的优化至关重要;当调控升温速率为3℃·min~(-1)时,可获得表面平整、平均晶粒尺寸较大、结构致密的钙钛矿薄膜.该薄膜具有明显改善光吸收特性和载流子抽取效率,进而使其组成的FTO/TiO_2/CH_3NH_3PbI_3/P3HT/Au钙钛矿平面异质结太阳能电池的光电转换效率提高至5.95%.     

金属盐硫脲水溶液的稳定性及其对Cu_2ZnSn(S,Se)_4薄膜形成、结构和性能的影响

分别以氯化铜(CuCl_2·H)_2O)、氯化锌(ZnCl_2)、氯化亚锡(SnCl_2·2H)_2O)和硫脲为Cu、Zn、Sn和S源,以去离子水和少量乙醇混合溶液为溶解液,配制出用于制备单一锌黄锡矿结构Cu_2ZnSnS_4(W-CZTS)薄膜的前驱体溶液.研究发现这种前驱体溶液由于化学不稳定会产生沉淀,导致制备的薄膜不是由单一W-CZTS相,而是由W-CZTS和其他杂相组成,且晶体质量很差;当把少量的巯基丙酸(MPA)加入到前驱体溶液中后,不仅可以提高前驱体溶液的化学稳定性、避免沉淀发生,而且利用加入MPA前驱体溶液及旋涂和硒化技术还可以制备出高致密、大晶粒、单一锌黄锡矿结构的Cu_2ZnSn(S,Se)_4薄膜(W-CZTSSe).以所制备的W-CZTSSe薄膜为吸收层,获得光电转换效率为7.25%的CZTSSe基太阳能电池.此外,还系统研究了前驱体溶液不稳定和MPA提高其稳定性的化学机制.研究表明,在这种前驱体溶液加入少量MPA的方法是一种环境友好型的制备高致密、大晶粒、单一W-CZTSSe薄膜的有效方法.     

氯化铷添加剂对钙钛矿太阳能电池性能的影响

在钙钛矿前驱体溶液中加入添加剂,是改善钙钛矿薄膜质量、提高钙钛矿太阳能电池性能的重要手段。该研究采用氯化铷(RbCl)作为添加剂,通过扫描电子显微图像、 X射线衍射图谱、光致发光光谱等表征手段,研究了不同比例添加RbCl对钙钛矿薄膜形貌与结构的影响,并通过外量子效率测试等方法,比较了不同比例RbCl添加后的钙钛矿太阳能电池器件性能。结果表明：RbCl的添加有利于引导钙钛矿晶粒生长,增大晶粒尺度,形成致密薄膜,从而抑制界面处载流子复合。适量添加RbCl后,钙钛矿太阳能电池的光电转化效率从18.88%提升到20.06%,开路电压、短路电流密度和填充因子等参数均显著提高,钙钛矿太阳能电池性能得到明显改善。     

Cu_2Sn(S,Se)_3薄膜的溶液法制备及其光电性能研究

采用低廉、简便及易于控制元素组成的溶液法在钠钙玻璃和钼玻璃基底上沉积Cu-Sn-S前驱体膜,随后在N_2保护下硒化获得到Cu_2Sn(S,Se)_3薄膜,并通过调控前驱薄膜的硒化退火温度,实现了对薄膜形貌、物相结构、电学及光学性能的有效调制.研究结果表明,适当的硒化退火温度,如480℃,可得到表面平整、结晶度高、晶粒致密和双层结构(上层大、下层小晶粒)的Cu_2Sn(S,Se)_3薄膜,其带隙为1.28 eV,载流子浓度可低至6.780×10~(17) cm~(-3),迁移率高达18.19 cm~2·V~(-1)·S~(-1),可用于薄膜太阳能电池的光吸收层.     

CdOHCl薄膜的制备及形貌控制

用化学浴沉积方法以CdCl2.2.5H2O和乌洛托品为前驱体制备了CdOHCl薄膜,并用X射线衍射、扫描电镜、场发射扫描电镜等方法进行了表征.结果表明,反应时间和反应物浓度对薄膜形貌具有重要影响.在反应过程中,随着反应的进行首先在基片表面生成球状粒子,进而球状粒子分解成片状并在基片上进行组装,然后生成六方结构的晶粒,最后形成由棒状晶体排列的薄膜.     

平面结构NiO/FAPbI_3钙钛矿太阳电池的性能研究

采用一步溶液法构筑了反式结构NiO/NH_2CH=NH2PbI_3(FAPbI_3)/PCBM/Ag钙钛矿电池。本文研究了钙钛矿薄膜FAPb I3结晶性、表面形貌及光电性能的影响。实验结果表明构筑反式钙钛矿电池短路电流Jsc=15.89 mA·cm-2,开路电压Voc=0.8 m V,填充因子FF=32%,光电转换效率为PCE=4.49%。     

前驱体溶液pH值对溶胶凝胶制备钛酸铋薄膜的影响

采用溶胶凝胶技术在石英玻璃基片上制备钛酸铋薄膜,讨论了前驱体溶液的酸碱度（ｐＨ值）对薄膜结构和结晶性的影响．ｐＨ＜２和ｐＨ＞３５的前驱体溶液所制备的薄膜在晶化过程中出现Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７和Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１杂相．ｐＨ＝２５～３５的前驱体溶液制备的薄膜是钙钛矿Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２结构的取向薄膜     

前驱体溶体pH值对溶胶凝胶制备钛酸铋薄膜的影响

采用溶胶凝胶技术在石英玻璃基片上制备钛酸铋薄膜，讨论了前驱体溶液的酸碱度（ｐＨ值）对薄膜结构和结晶性的影响。ｐＨ〈２和ｐＨ〉３．５的前驱体溶液所制备的薄膜在晶化过程中出现Ｂｉ２Ｔｉ２Ｏ７和Ｂｉ２Ｔｉ４Ｏ１１杂相。ｐＨ＝２．５￣３．５的前驱体溶液制备的薄膜是钙钛矿Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ２结构的取向薄膜。     

溶胶-凝胶法制备镍酸镧薄膜的研究

采用溶胶-凝胶(sol-gel)法,使用浓度分别为0.1 mol/L、0.2 mol/L和0.3 mol/L的前驱体溶液,在单晶Si(100)衬底上制备了镍酸镧[LaNiO3](简称LNO)导电薄膜,研究了前驱体溶液浓度对LNO薄膜结构和导电性能的影响.X射线衍射测试表明,三种样品均为纯的钙钛矿相,具有较好的(110)择优取向.原子力显微镜分析显示,用0.2 mol/L前驱体溶液制备的LNO薄膜样品晶粒明显大于0.1 mol/L的样品.采用标准四探针法测试了三种样品的电阻率,当前驱体溶液浓度为0.2 mol/L时,样品电阻率最小,仅为2.08×10-3Ω.cm,具有良好的导电性.     

随机纹理钙钛矿吸光层构建及对平面异质结太阳电池性能影响的研究

采用简单的氯苯(CB)反溶剂辅助旋涂技术构建一种新颖的随机纹理结构钙钛矿(RT-PVK)吸光层.系统研究CB浸渍量对MAI-PbI_2-DMSO中间体多孔骨架结构的影响规律,揭示CB诱导的RT-PVK结晶动力学原理及内在反应机制.指出MAI-PbI_2-DMSO中间体的多孔性质可为钙钛矿形成过程中所经历的晶格膨胀提供充足的空间,有效改善吸光层表/界面质量,提高电池性能.另外,RT-PVK吸光层具有适当的表面粗糙度和纵向有序的晶界分布,表现出优异的光捕获能力和载流子迁移率.最终,采用RT-PVK吸光层(约400 nm厚)制备的平面PSC获得了约20%的光电转换效率(PCE),并且表现出较高的可重复性.此外,整个电池的制备过程均在低温条件下进行(≤150℃),这有助于实现柔性及钙钛矿基叠层电池组件的制备.     

铜溅射时间对Cu_2ZnSnS_4薄膜性能的影响

采用磁控溅射方法制备铜溅射时间分别为1.5 h和2 h的Cu/Sn/ZnS前驱体薄膜,然后利用双温区高温管式炉对两种薄膜进行硫化处理制备Cu_2ZnSnS_4.利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪和紫外—可见分光光度计对薄膜的结构、表面形貌、化学成分和光学性能进行表征.结果表明:溅射1.5 h的Cu制备的薄膜表面存在大量杂质,表面很不平整;溅射2 h的Cu的薄膜表面呈现均匀致密的颗粒状薄膜,且具有更大的晶粒尺寸;溅射2 h的Cu的薄膜为单一CZTS相,其化学成分原子比更接近Cu_2ZnSnS_4化学计量比.     

氯苯反溶剂制备p-i-n型钙钛矿太阳能电池的性能优化

在使用反溶剂辅助的一步旋涂法制备钙钛矿太阳能电池（Pero-SCs）中的钙钛矿层时,前驱体溶液的配方对反溶剂的种类十分敏感。目前对反溶剂的研究主要集中在反溶剂的种类上, 少有研究针对某一种反溶剂,结合前驱体溶液的溶剂组分和反溶剂的滴加时间与用量来探索最优制备条件。基于此,将氯苯作为反溶剂,在碘化铅（PbI2）: 氯化铅（PbCl2）: 甲基碘化铵（MAI）= 1.25 M: 0.15 M: 1.3 M且溶剂为γ-丁内酯（GBL）和二甲基亚砜（DMSO）的体系中,当前驱体溶液溶剂体积比为7:3,反溶剂用量为500 μL,反溶剂滴加时间为倒数第10 s时,制备的钙钛矿薄膜晶粒小且致密,表面粗糙度较小,结晶度、吸光度和缺陷状态均为最佳,最终得到的最佳电池效率为14.90 %。     

PEG/WCl6添加比例对WO3薄膜形貌及气敏特性的影响

以氯化钨(WCl₆)、无水乙醇(C₂H₅OH)和二甲基甲酰胺(C₃H₇NO)为前驱体,以聚乙二醇(PEG-1000)为造孔剂,采用非水解溶胶-凝胶法制备WO₃多孔薄膜,考察了PEG与WCl₆添加比例对薄膜形貌结构和气敏特性的影响.结果表明,在PEG与WCl₆添加比例为0.5时可获得形貌均一、孔隙率高、比表面积大的WO₃多孔薄膜.所获WO₃薄膜具有单一的单斜晶系结构,主要由直径为20~60nm的纳米颗粒所构成.气敏特性研究结果表明,WO₃多孔薄膜呈现n型半导体特性,在最佳工作温度100℃时表现出对NO₂良好的气敏性能;WO₃薄膜的成膜机理表明,造孔剂PEG-1000引导无机材料形成高孔隙率和高比表面积的三维多孔薄膜结构,该多孔结构有望作为NO₂气体的潜在气敏材料.     

纳米多孔硅基薄膜的常压等离子体化学气相沉积过程研究

采用常压等离子体化学气相沉积(APECVD)的方法制备了带有新颖结构和特殊蓝紫光(400 nm左右)发光特性的硅基薄膜.通过在自行研制的等离子体反应装置中通入按100:1:1的体积比进行配比的SiH<,4>:H<,2>: Ar混合气体进行APECVD,在加负偏压条件下获得了由Si基组成的絮状多孔纳米结构薄膜.通过等离子体发射光谱测定了沉积过程中的电子温度在2.2eV左右,扫描电子显微镜(SEM)观测薄膜表面形貌后肯定了偏压对薄膜纳米结构的形成起着重要的作用.     

化学溶液沉积法制备Pb0.5Ba0.5TiO3薄膜的结构及电学性能研究

采用化学溶液沉积法在Pt/TiO2/SiO2/Si基片上制备钛酸铅钡Pb0.5Ba0.5TiO3(PBT)薄膜.薄膜呈纯钙钛矿结构,无杂相生成.此外,薄膜表面光滑致密、没有微裂痕.薄膜得到的晶粒尺寸较小,约为17 nm.在700℃ lh退火的薄膜有良好的电学特性,在1 kHz频率下测量得到的介电常数、损耗因子分别约为265和5％;此外,在500 kV/cm电场驱动下,薄膜得到的剩余极化(2Pr)约为16 μC/cm2,矫顽电场(Ec)约为110 kV/cm.这些结果表明,PBT固溶体薄膜有望成为铁电器件的候选材料.     

基于环境友好的绿色反溶剂法的高效CH3NH3PbI3钙钛矿太阳能电池

CH₃NH₃PbI₃(MAPbI₃)钙钛矿电池的能量转换效率与钙钛矿薄膜质量密切相关。为了获得高质量的钙钛矿薄膜，通过优化薄膜制备方法和工艺流程，发现绿色反溶剂乙酸丙酯和丙二醇甲醚能促进PbI₂粒子的成核，提供CH₃NH₃PbI₃钙钛矿晶体的异相成核位点，从而促进钙钛矿晶体的快速生长。研究表明，与常用的有毒溶剂氯苯处理的钙钛矿薄膜相比，通过乙酸丙酯和丙二醇甲醚处理的薄膜晶粒较大，均方根值较低，表面粗糙度获得较大优化，可以获得晶粒尺寸均匀、接近钙钛矿载流子扩散长度的全覆盖钙钛矿薄膜。测试不同处理条件下的器件性能发现，与氯苯处理的CH₃NH₃PbI₃钙钛矿太阳能电池(能量转换效率为17.86%)相比，绿色反溶剂丙二醇甲醚处理的器件的最佳效率为21.60%,提高近21%,该实验结果对今后获得环境友好的高质量钙钛矿型太阳能电池具有一定的参考价值和指导意义。     

(Ba0.8Sr0.2)TiO3薄膜的室温发光行为研究

以醋酸钡和钛酸丁酯基特殊前驱体为原料,采用溶胶凝胶法制备钛酸钡锶(Ba0.8Sr0.2)TiO3(BST0.8)铁电薄膜,研究了组织结构、微观形貌和光致发光性能.结果表明,非晶BST0.8铁电薄膜表面表现为尺寸约为20 nm左右的岛状结构,光滑致密,无裂纹和孔洞等缺陷,1μm2表面粗糙度约为1.74 am.激发波长为450nm时,在室温环境下非晶BST0.8薄膜在波长520～610 nm处发出强烈的可见光,峰值为540～570 nm,结晶态的BST0.8薄膜无发光现象.非晶BST0.8薄膜在波长330～900 nm范围表现为极高的透过率,光学透过率大于80%,最高峰值达93%.     

磁控溅射制备多孔柱状晶ZrO2薄膜

采用反应磁控溅射倾斜沉积(GLAD)的方法制备了多孔柱状晶的ZrO2薄膜,研究了不同沉积角和靶基距对薄膜结构和光学性质的影响.结果表明,倾斜沉积的ZrO2薄膜具有倾斜的柱状结构,柱状晶之间存在空隙(宽度小于100nm),平均晶粒大小约为10nm.沉积角大小的改变在一定程度上可以改变ZrO2薄膜中某些晶粒的取向.增大沉积角和增加靶基距均可使薄膜的折射率减小、孔隙率增大、沉积速率减小,不同的是增大沉积角会增大柱状倾斜角,而增加靶基距会减小柱状倾斜角.沉积角为75°时可制备出折射率为1.56、孔隙率为41.7%的ZrO2薄膜.