Cu/Sn原子比对溅射法制备的Cu2SnS3薄膜性能的影响

利用磁控溅射法在玻璃基片上沉积Sn/Cu叠层前驱体并将前驱体在H2S:N2气氛中硫化制备Cu2SnS3薄膜。制备出Cu/Sn原子比不同的薄膜样品,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描隧道显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、Hall测量系统等表征手段对薄膜进行性能表征。研究了Cu/Sn原子比对Cu2SnS3薄膜性能的影响。结果表明,制备的薄膜是(^-131)晶向择优生长的Cu2SnS3多晶薄膜,当Cu2SnS3薄膜的Cu/Sn原子比为1.91时,获得结晶性能优异、半导体性能满足太阳电池对吸收层要求的P型Cu2SnS3半导体薄膜,此薄膜在其光学吸收边具有较高的光吸收系数2.07×10^4 cm^-1、合适的载流子浓度6.6×10^18 cm^-3、较高的载流子迁移率5.1 cm^2 v^-1s^-1及较窄的禁带宽度0.97 eV。

溅射叠层金属前驱体−硫化法制备Cu2SnS3薄膜综合实验设计

利用磁控溅射法在玻璃基片上依次沉积Sn/Cu叠层前驱体并将前驱体在H2S∶N2气氛中硫化制备Cu2SnS3薄膜。分利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描隧道显微镜、紫外−可见−近红外分光光度计、Hall测量系统等表征手段对薄膜进行性能表征。研究了硫化温度对Cu2SnS3薄膜性能的影响,结果表明,硫化温度为460℃时,制备出结晶性能好的P型Cu2SnS3半导体薄膜,此薄膜具有合适的载流子浓度~1017/cm^3、较高的载流子迁移率4.40 cm^2/(v·s)、较低的电阻率4.34Ω·cm。通过此综合实验的设计、Cu2SnS3薄膜的制备、性能表征和分析,有利于提高学生的实践能力和创新能力。

Cu2SnS3薄膜的溶液法制备及表征

采用溶液法在玻璃基底上制备了Cu_2SnS_3薄膜,研究了不同退火温度对Cu_2SnS_3薄膜性能的影响,采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、场发射扫描电子显微镜和紫外-可见分光光度计分别表征了薄膜的物相结构、形貌和光学性能.结果表明,退火温度对Cu_2SnS_3薄膜的相结构、形貌及光学性能有显著影响,随着退火温度的升高,薄膜中的晶粒尺寸明显增大,结晶性也有所增加;退火温度为500℃时,可以生成单相的Cu_2SnS_3薄膜;在不同退火温度下所制备薄膜的禁带宽度均接近1.05eV.

Cu_2SnS_3薄膜的制备及性能研究

采用 LBL(layer- by- layer)法制备了 Cu2 Sn S3 薄膜。即首先采用电化学方法在 Sn O2 衬底上制备 Sn S薄膜 ,然后又在其上用化学沉积法制备 Cu S薄膜 ,最后进行退火处理得到厚度约为960 nm的 Cu2 Sn S3 薄膜。探讨了薄膜的制备机理、生长速度、结构和光学特性。制备的薄膜为多晶(Cu2 Sn S3 ) 72 z(三斜或假单斜晶系 )结构 ,其直接光学带隙约为 1 .0 5 e V。

射频磁控溅射法制备Cu_2SnS_3薄膜结构和光学特性的研究

利用射频磁控溅射法并经快速退火处理制备Cu_2SnS_3薄膜,研究了使用SnS_2、Cu_2S混合靶(摩尔比分别为1∶1、1∶1.5、1∶2)及在不同溅射功率(40和80W)条件下所制备Cu_2SnS_3薄膜的晶体结构、物相组成、化学组分、表面形貌和光学特性。结果表明:混合靶的SnS_2、Cu_2S最佳摩尔比为1∶1.5,利用该靶所制备薄膜均结晶;在溅射功率为80 W条件下,所制备薄膜结晶质量和择优取向度高,应变最小,Cu∶Sn∶S摩尔比为1.89∶1∶2.77,平均颗粒直径和平均粗糙度分别为332和0.742 nm,吸收系数达到10~4cm^(-1),禁带宽度为1.32 eV。制备了n-Si/p-CTS异质结器件,器件具有良好的整流特性和光电流响应特性。

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.

磁控溅射Sn和CuS靶制备铜锡硫薄膜电池

为了验证采用金属单质靶与硫属化合物靶混合溅射法制备Cu_2Sn S_3(CTS)薄膜及太阳电池的可行性,在镀钼的钠钙玻璃上通过磁控溅射Sn和Cu S靶制备CTS预制层后,再经过低温合金化和高温硫化过程制备CTS薄膜,研究了硫化过程中不同升温速率对CTS薄膜表面形貌的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及配属的能谱仪(EDS)、拉曼散射(Raman)对薄膜的晶体结构、表面和截面形貌、薄膜组分、物相进行表征分析,利用紫外-可见光光度计和霍尔测试系统表征了薄膜的光电特性。在硫化升温速率为35℃/min的条件下,获得了表面致密平整且纯相的单斜结构CTS薄膜,并用CTS薄膜制备了太阳电池。随后在标准测试条件(AM1.5,100 m W/cm^2,300 K)下采用KEITHLEY的2400数字源表测试了电池的I-V特性,其开路电压为299 m V,短路电流密度为16.6 m A/cm^2,光电转换效率为1.18%。结果表明,采用磁控溅射金属单质靶Sn与硫属化合物靶Cu S有望制备出高效CTS薄膜太阳电池。

一种印刷型薄膜太阳能电池p-n结调制技术

能带值为0.5～0.85eV材料的稀缺是多结太阳能电池面临的一个主要挑战,本文使用非真空的机械化学法合成了能带值为0.83eV的Cu2SnS3化合物,使用印刷技术将其制备成吸收层薄膜,并采用superstrate太阳能电池结构(Mo/Cu2SnS3/In2S3/TiO2/FTO glass)对其光伏特性进行了研究.实验表明所制备的太阳能电池短路电流密度、开路电压、填充因子和转换效率分别为12.38mA/cm2、320mV、0.28和1.10%.此外,为更好地满足多结太阳能电池对电流匹配的需求,本文对所制备太阳能电池的Cu2SnS3/In2S3p-n结进行了分析.通过在p-n结界面植入一层薄的疏松缓冲层,使调制后的太阳能电池短路电流密度从最初的12.38mA/cm2增加到了23.15mA/cm2,相应太阳能电池转换效率从1.1%增加到了1.92%.该p-n调制技术对印刷型薄膜太阳能电池具有重要借鉴意义.