TiO_2与ZnFe_2O_4薄膜禁带宽度测定及对光催化效率的影响

采用溶胶-凝胶法在玻璃表面制备了TiO_2薄膜、ZnFe_2O_4薄膜和掺杂ZnFe_2O_4的TiO_2薄膜。利用紫外吸收光谱测定了薄膜的激发波长,计算得到了禁带宽度,并通过光催化分解实验进行了验证。

具有元素梯度的Cu_2ZnSnS_4薄膜

Cu(In,Ga)Se_2(CIGS)吸收层中的In、Ga元素梯度使得吸收层形成梯度化的带隙结构,该结构能有效提高电池的短路电流(Jsc)和开路电压(Voc),进而优化电池光电转换效率。利用磁控溅射设备,通过控制靶材的溅射功率渐变来实现薄膜中金属元素的梯度分布,为梯度带隙结构CZTS薄膜太阳能电池提供实验研究依据。

Zn(1-x)MgxO/Cu2ZnSnS4异质结薄膜太阳能电池的仿真研究

铜锌锡硫(CZTS)薄膜太阳能电池通常采用的缓冲层材料为有毒的半导体CdS,本文以禁带宽度可调且无环境污染的Zn(1-x)MgxO代替CdS。采用SCAPS-1D仿真软件,分析了Zn(1-x)MgxO/CZTS异质界面能带带阶、Zn1-xMgxO缓冲层材料载流子浓度和厚度对电池输出性能的影响。研究结果表明:当Zn(1-x)MgxO/CZTS异质界面导带带阶为0.1 eV、Zn(1-x)MgxO缓冲层材料载流子浓度为10^(18)cm^(-3)、厚度约50 nm时,能够获得最高效率的Zn(1-x)MgxO/CZTS薄膜太阳能电池。

Cu2ZnSnS4纳米片的两步法制备及其光学性能

先后利用化学气相沉积法和液相离子交换法,在FTO导电玻璃基底上两步法制备Cu_2ZnSnS_4(CZTS)纳米片,并通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线能谱(EDS)和紫外-可见吸收光谱仪(UV-vis)等表征手段对所得样品的物相结构、微观形貌、化学组分及光学性能进行测试分析。研究结果表明,所得样品为四方晶型CZTS纳米片,对可见光具有良好的全波段吸收,经计算其禁带宽度约1.51 eV。此外,对CZTS纳米片的形成机理进行初步探讨。

微波辅助Cu_2ZnSnS_4纳米晶的制备及其性能分析

以醋酸铜、醋酸锌、氯化亚锡及硫脲为前驱体,油胺为溶剂,采用微波辅助合成Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米晶;所得样品的物相、结构、形貌以及光学性能分别用X射线衍射仪、高分辨透射电子显微镜、拉曼光谱仪和紫外-可见分光光度计来表征;结果表明:微波加热13min可合成高质量的锌黄锡矿结构的Cu2ZnSnS4纳米颗粒,CZTS微球平均直径约为23.68nm;所得样品的禁带宽度经估算约为1.52eV,与薄膜太阳能电池所需的最佳禁带宽度相近。

粉末法制备太阳能电池Cu2ZSnS4薄膜吸收层

使用感应熔炼法制备Cu-Zn-Sn合金,并利用单辊甩带制备连续均匀的Cu-Zn-Sn合金薄带。球磨Cu-Zn-Sn合金薄带后和硫粉混合制成粉末前驱体,再将粉末前驱体涂敷在钠钙玻璃基体上在H2+S(g)和N2+S(g)气氛中退火,得到太阳能电池薄膜吸收层用材Cu2ZnSnS4。利用X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对Cu-Zn-Sn合金薄带及Cu2ZnSnS4薄膜进行分析和表征,并利用可见光-紫外分光光度计测量Cu2ZnSnS4薄膜的吸收率和透光率。结果表明:使用单辊甩带法可以制备出成分均匀的脆性合金薄带,薄带厚度为6～10μm。在N2+S(g)气氛下400℃退火后可制成比较纯净的具有锌黄锡矿结构的Cu2ZnSnS4薄膜,其禁带宽度为1.61eV。

金属电阻率Cu/Cu_2O半导体弥散复合薄膜的制备及其偏压效应

采用平衡直流磁控溅射技术,通过改变衬底偏压在玻璃衬底上制备了Cu/Cu2O 弥散复合薄膜,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、四探针测试仪和紫外-可见分光光度计等进行表征与分析.研究发现,Cu/Cu2O 弥散复合薄膜表现出金属和半导体双特性,其电阻率范围为（5.23-9.98）×10^-5 Ω·cm,禁带宽度范围为2.23-2.47eV.同时,研究还发现衬底偏压对Cu/Cu2O 弥散复合薄膜的形貌、结构、电学和光学性能都产生了较大的影响,特别是当衬底偏压为-100V时薄膜样品的表面最为致密,结晶程度最好,电阻率最低,禁带宽度最窄.进一步地,对平衡磁控溅射过程的偏压效应进行了分析,并提出了两种区别于传统轰击和再溅射作用的新机制.

沉积温度对 Cu2O 薄膜生长过程及光电性能的影响(英文)

以硫酸铜为铜源，采用一步化学浴沉积法制备出了晶粒尺寸可调的纳米晶Cu2O薄膜。通过X射线衍射、扫描电镜和紫外可见分光光度法研究了沉积温度对薄膜晶体结构、成核密度、晶粒尺寸、薄膜厚度和光电性能的影响。结果表明，当在60~90 ℃范围内调节温度时，能够很好地控制晶粒尺寸、薄膜厚度，并将禁带宽度控制在33~51 nm、392~556 nm和2.47~2.61 eV范围内；随着晶粒尺寸的减小，紫外可见光谱的吸收边有明显的蓝移。此外还对薄膜的生长过程，成核密度和颗粒尺寸变化的机理进行了讨论。

溅射沉积CuO薄膜的光学和电学特性

以金属铜为靶材,氧气为反应气体,保持200℃的基底温度不变,通过调节氧氩比（OFR）和反应压强,利用直流反应磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了一系列氧化铜薄膜。利用能谱对薄膜材料的元素含量进行测量和分析,结果显示：OFR=1∶1和2∶1时,铜元素和氧元素的含量比约在0.90-0.97的范围内变动。用四探针测试仪对薄膜的电阻率进行测量,用分光光度计测量薄膜的透过率,并用外推法推导出氧化铜薄膜的禁带宽度。利用霍尔效应测试仪对薄膜的电学参数进行测量和分析。

共溅射法制备Zn元素梯度分布Cu2ZnSnS4薄膜

Cu(In,Ga) Se2(CIGS)薄膜太阳能电池目前普遍采用具有In,Ga元素梯度的吸收层薄膜,这是由于吸收层中金属元素的梯度分布,使得吸收层形成梯度带隙结构,该结构会降低吸收层体内以及界面处的载流子再复合速率,有效提高电池的短路电流(Jsc),同时,宽带隙结构也有利于提升开路电压(Voc)。Cu2ZnSnS4(CZTS)是CIGS的优选替代材料,且CZTS薄膜电池与CIGS具有相似的结构,所以构建梯度结构可作为优化CZTS电池性能的有效手段,但是目前具有元素梯度的CZTS薄膜太阳能电池的报道仍极为匮乏。已有研究表明,CZTS的晶体结构对化学计量比有一定的容忍性,CZTS中金属元素含量的变化能影响材料的禁带宽度,这为梯度带隙结构CZTS薄膜的制备提供了可能性。鉴于此,本研究采用共溅射技术,通过控制靶材的溅射功率渐变来实现薄膜中金属元素的梯度分布,最终制备出具有元素梯度的CZTS吸收层薄膜。整个过程既不引入额外元素,工艺又相对简单可控,具有较强的可行性。

pH值和热处理对氧化亚铜薄膜结构和光学性能的影响

在三电极电化学池中,以ITO透明导电玻璃作为工作电极,在硫酸铜-乳酸钠体系中采用恒电位电化学沉积法制备Cu2O薄膜,并讨论pH值和热处理对Cu2O薄膜结构和光学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD),场发射扫描电镜(FESEM)和紫外-可见光光谱仪(UV-vis)表征Cu2O薄膜物相结构、表面形貌以及光学性能。结果表明:沉积溶液的pH值和热处理均可提高Cu2O薄膜结晶性能,随着pH值的增加Cu2O薄膜的禁带宽度降低,热处理对Cu2O薄膜的禁带宽度影响不大。