预置金属层顺序沉积法制备CZTS薄膜太阳能电池的研究进展

CZTS薄膜太阳能电池因其带隙与太阳辐射匹配性好、光吸收系数高、原料储藏量大、价格便宜、无毒等优点,将成为未来最具发展前景的薄膜电池之一。简述了预置金属层顺序沉积法制备CZTS薄膜太阳能电池的最新研究进展,并对其发展趋势进行了展望。     

烧结法制备CZTS

采用简单的烧结工艺将CuS∶ZnS∶SnS按2∶1∶1的比例混合均匀后置于氮气流中于不同温度和时间条件下进行烧结,最终制得结晶体;通过采用XRD,SEM,EDS对烧结产物进行表征,结果表明样品的最佳烧结温度和时间为600℃和8h.但是,由于原料中不同成份的挥发比差别较大,最终结晶体样品的成分相对较难控制,采用该方法得到的烧结产物化学组成与理想的Cu,Sn,Zn,S元素比例2∶1∶1∶4相差较大,需要适当调整原材料的配比以及采用后续的气氛退火对材料的化学组分做进一步调整.     

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.     

真空法制备CIGS薄膜的研究进展

铜铟镓硒(CIGS)薄膜型太阳能电池具有高光吸收系数、高转化效率及高稳定性等优点,在太阳能电池领域受到广泛的关注。近年来,各种制备CIGS薄膜及其太阳能电池的工艺迅速发展,其利用真空共蒸发法制备的CIGS小组件的转换效率已经达到19.9%,接近多晶硅20.3%的转换效率。本文综述了真空法制备CIGS薄膜的工艺路线、薄膜结构及性能指标。     

CZTS在快速硫化过程中的相转变

首先采用磁控共溅射的方法在镀钼钠钙玻璃上制备了Cu-Zn-Sn三元金属预制层,再以硫粉为硫源,用快速退火处理(RTP)炉分别在200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃和600℃进行1 h快速热处理,得到不同温度硫化的薄膜,分别采用XRD、Raman、SEM进行物相和表面形貌的表征.结果表明,在硫化退火过程中,在250～300℃,首先形成的二元相有Cu₂S、ZnS、SnS;在300～350℃,三元相Cu₂SnS₃形成;超过350℃时,晶粒尺寸较小的Cu₂ZnSnS₄(CZTS)开始形成;随着温度继续升高,CZTS的晶粒逐渐长大,杂相减少;当温度达到500℃时,表面形成结晶性好、晶粒尺寸大且无杂相的CZTS薄膜.通过对XRD和Raman图谱的分析,确立了各个温度区间发生相转变的化学反应方程式.     

CZTS/La_2Ti_2O_7纳米粉体的制备及光催化性能

利用水热法合成路线,通过原位生长的方法,制备出Cu2ZnSnS4(CZTS)/La2Ti2O7纳米复合材料。并以其为光催化剂,在紫外光和可见光照射下对罗丹明B(RhB)进行降解。采用XRD、SEM对其成分及形貌进行表征,通过UV-vis漫反射吸收曲线表征半导体材料光吸收性能及禁带宽度,并研究CZTS/La2Ti2O7复合物的光催化性能。结果表明:CZTS均匀地分布在La2Ti2O7表面,通过复合有效地减小了La2Ti2O7催化剂的带隙,拓展了光响应范围。在可见光和紫外光下,该复合材料均具有良好的光催化活性。     

制备CdTe多晶薄膜升温过程的研究

采用近空间升华沉积法CSS(Close space sublimation),在3种不同升温过程中沉积制备CdTe多晶薄膜,通过实验数据作出其升温曲线,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、微电流高阻计等方法对沉积膜的性能进行测试分析.研究了在CSS法中控制升温过程对CdTe生长沉积机制及其沉积质量的影响.结果表明升温过程对CdTe多晶薄膜的沉积过程有重要的影响.其中,以氢气刻蚀后拉开衬底与升华源之间的设定温差,并保持固定温差至设定温度的升温过程的沉积质量最佳.     

ZnS和SnS薄膜的制备和光电性质

采用电刷镀技术在FTO导电玻璃上制备ZnS薄膜,通过XRD(X射线衍射)、UV-VIS-NIR(紫外近红外光谱仪)等技术对所制备的ZnS晶体的结构、形貌、组成和光学性质进行了表征.用同样的方法制备并表征了Sn S薄膜,在实验中通过对电解液的浓度、pH、电压、刷镀时间、干燥时间等不断进行改变和对比,用得到的最优条件能制备出均匀致密的薄膜.用XRD检测物相,用SEM观察其表面形貌,用紫外可见分光光度计测量了SnS薄膜的光吸收性能,估算了其间接带隙值.测量了SnS薄膜的光电性质,表明其具有较明显的光响应.     

铜锌锡硫薄膜及其太阳能电池的研究进展

本文阐述了铜锌锡硫薄膜太阳能电池结构和性能特点,介绍了目前实验室研究过程中铜锌锡硫薄膜的制备方法,最后指出制备工艺中存在的问题和今后研究发展方向。     

ZnO薄膜的制备和研究进展

ZnO作为一种新型的宽禁带半导体材料，具有很好的化学稳定性和热稳定性，抗辐射损伤能力强，在光电器件、压电器件、表面声波器件等诸多领域有着很好的应用潜力．本文介绍了ZnO薄膜的基本性质以及喷雾热分解、脉冲激光沉积、金属有机物化学气相沉积等制备ZnO薄膜的技术和方法，并着重介绍了在ZnO紫外受激发射和p型掺杂等方面的研究进展．     

高效径向结纳米线薄膜太阳能电池研究进展

探索新型径向结太阳能电池构架,已经成为开发新一代高效薄膜光伏技术的关键突破方向之一.基于现有成熟硅基薄膜工艺,构建纳米线薄膜径向结电池,将有利于进一步提升电池转换效率、降低成本和增强稳定性,并最终促进实现我国光伏入网电价与市场持平的目标.本文重点回顾利用基于低熔点金属诱导生长硅纳米线结构上实现的硅基薄膜径向结电池结构的进展和最新成果.     

Cu_2O透明导电薄膜的制备技术及应用

氧化亚铜(Cu2O)具有优越的光电性质,是一种具有广泛用途的材料。本文概述了国内外氧化亚铜(Cu2O)透明导电薄膜的多种制备技术;详细介绍了磁控溅射、电化学沉积、热氧化法等工艺在Cu2O薄膜制备中的研究现状,及其在太阳能电池上的应用;对比了不同工艺条件下Cu2O薄膜的性能,并指出制备Cu2O薄膜中的一些问题。     

二硫化铁光电薄膜制备技术的研究进展

黄铁矿结构的二硫化铁(FeS2)是一种具有合适的禁带宽度(Eg≈0.95 eV)和较高光吸收系数(当λ≤700 nm时,α=5×105cm-1)的半导体材料,而且其组成元素在地球上储量丰富、无毒,有很好的环境相容性。因此,FeS2薄膜在光电子以及太阳能电池材料等方面有潜在的应用前景,受到人们的广泛关注。本文从不同制备方法所制备出的二硫化铁薄膜的研究结果,来分析二硫化铁薄膜的研究状况。     

溅射法制备梯度薄膜研究进展

梯度薄膜是一种涂覆型梯度材料,具有均质薄膜无法比拟的优越性。溅射法效率较高且环保,较广泛地应用于梯度薄膜的制备。对于反应溅射,可通过连续改变反应气体流量制得化学成分比连续变化的梯度薄膜。对于非反应溅射,可通过溅射一系列不同成分比的靶材制得梯度薄膜,但成本较高,且梯度层有限。而通过连续改变溅射参数来制备梯度薄膜是较常用的方法。     

二氧化钛纳米管复合薄膜电极制备及其在染料敏化太阳能电池中的应用

采用强碱水热法合成二氧化钛纳米管,并与二氧化钛纳米颗粒混合作为染料敏化太阳能电池电极材料.当纳米管与纳米颗粒按照1:1摩尔比混合时,经过500℃烧结1h后,转化成锐钛矿晶型;平均孔体积0.30 cm3/g,平均孔径11.42 nm,比表面积为105.58 m2/g;电极对染料的吸附量达到4.85×10-8mol/cm2;电池的短路光电流密度8.70 mA/cm2,开路光电压0.76 V,填充因子0.60,光电转化效率3.96%.     

类金刚石薄膜和金刚石薄膜的制备

本文介绍了类金刚石薄膜和金刚石薄膜的制备原理和4种方法,同时指出了它们的应用前景。