Co-Se化合物薄膜的电沉积制备与表征

采用电沉积方法在SnO2玻璃基底上制备了Co-Se化合物薄膜.研究了薄膜形成的电化学机理和电沉积工艺对薄膜组成与形貌的影响,并表征了薄膜的结构与光学性质.结果表明:Co2+受预沉积Se的表面诱导还原或直接与H2SeO3的六电子还原反应产物H2Se发生反应形成Co-Se化合物;沉积电位、沉积温度和pH值均显著影响电沉积Co-Se化合物薄膜的形貌与成分;在沉积电位为?0.5V(vs SCE)、沉积温度为50℃和pH值为2.0时可制备出表面致密平整且呈六方晶型结构的富硒CoSe薄膜,其光吸收系数达到1×105 cm?1,直接带隙宽度为(1.53±0.01)eV,接近单结太阳电池光吸收层材料的理论最佳值.     

硫化退火温度对金属三靶顺序溅射CZTS薄膜性能的影响

通过XRD及Raman物相分析、SEM形貌观察和EDS成分分析等方法研究了硫化退火温度对金属三靶顺序溅射铜锌锡硫(CZTS)薄膜性能的影响。结果表明,在一定温度范围内(500~580℃),随着温度的升高薄膜的结晶性能有变好的趋势,形貌也得到了改善。当温度达到600℃时,CZTS薄膜会发生分解反应,该分解反应不但导致薄膜结晶性能及形貌恶化,也造成了锡元素的损失。580℃条件下获得的薄膜各项性能俱佳,是最适合本实验体系的退火温度。     

太阳电池用CuInSe_2薄膜的电化学可控沉积

采用恒电位电沉积法制备了CuInSe_2薄膜材料,通过循环伏安分析探讨了Cu~(2+)、In~(3+)和H_2SeO_3单独沉积和共沉积的电化学行为,并研究了沉积电位对薄膜化学计量组成、形貌和物相组成的影响规律。研究表明:柠檬酸根离子对Cu~(2+)和H_2SeO_3具有络合作用,而对In~(3+)的络合不明显。共沉积时,Cu最先还原,然后诱导Se的沉积,两者反应形成的铜硒化合物Cu_xSe又诱导In的欠电位沉积,并与之反应生成CuInSe_2。在阴极电位为-0.58～-0.90Vvs.SCE时出现了不随电位变化的极限还原电流,在该电位范围内进行电沉积获得了化学计量组成稳定可控且相对致密平整的CuInSe_2薄膜。     

rGO-Sb2Se3薄膜电化学共沉积制备及光电化学性能

采用恒电位沉积法,在二元Sb-GO溶液体系中得到rGO-Sb预制层,在此过程中,GO被有效还原成rGO,并与Sb形成化学键。随后通过将预制层进行二段硒化热处理,快速去除多余的Se制备出rGO-Sb₂Se₃光阴极薄膜。通过XRD、SEM、Raman、XPS、UV-vis及PEC等手段对薄膜样品进行表征以及光电化学性能测试。结果表明:负载rGO使得rGO-Sb₂Se₃在700 nm以内的可见光区域的光吸收系数显著提升。rGO优良的导电性能及较高的载流子迁移率,可以快速转移电荷,抑制载流子的复合,因此光电化学性能以及光稳定性大大提高,光电流密度增大至接近Sb₂Se₃单相的2倍(?0.20 mA/cm²)。又因为rGO-Sb₂Se₃导带位置(?0.74 V vs.RHE)远负于析氢电位(0 V vs.RHE),故可作为一种新型光还原产氢的阴极,具备广阔的应用前景。     

电沉积法制备CuInSe2薄膜的组成与形貌

采电沉积法制备了CuInSe2薄膜材料，研究了制备工艺条件对材料组成、结构与性能的影响。研究结果表明：最佳的沉积电位范围为-0．6～0．8V（vsSCE）；硒化退火是获得高质量CuInSe，薄膜的必要过程，硒化退火温度应控制在440～610℃范围内；在不同沉积电位和不同电解质浓度组成溶液中，通过电沉积并在500℃下硒化退火均可获得黄铜矿结构CuInSe2多晶薄膜；沉积电位的负移会使膜层中CuInSe2的相对含量增加，晶型完善，且杂相减少；随着电解质浓度的增加，电沉积CuInSe2退火后结晶程度变好，颗粒变得粗壮，致密性也有所改善；电沉积并硒化退火后薄膜中的铜铟摩尔比受沉积电位和电解质浓度影响较大，当沉积电位为-0．7和-0．8V时，铜铟摩尔比约为1较为理想，且铜铟摩尔比的变化与电解液中CuCl2和InCl3的摩尔比变化一致。     

溅射Cu-Zn-Sn金属预制层后硫(硒)化法制备Cu2ZnSn(SxSe1-x)4薄膜及其光伏特性

采用溅射工艺制备Cu-Zn-Sn金属预制层并尝试在多种退火方案(硫化退火、硒化退火、不同温度下硫化后硒化)下对其进行退火处理,探索出一种只需采用金属预制层即可完成CZTSSe制备的退火工艺制度.通过扫描电镜对比研究了不同退火制度下Cu2ZnSn(SxSe1-x)4薄膜的形貌差异,发现低温硫化后硒化工艺可以有效减少因硫化温度过高引起的薄膜中孔洞较多的问题,有利于薄膜的平整与致密化.在此基础上,采用 X射线荧光光谱、扫描电镜、X 射线衍射及拉曼光谱对不同硫化温度(200 ℃、300℃、400 ℃、500 ℃)下硫化后硒化工艺制备的Cu2ZnSn(SxSe1-x)4薄膜的成分、形貌、物相结构及结晶性能进行了表征和分析.结果表明,300 ℃下硫化后硒化获得的Cu2ZnSn(SxSe1-x)4较其他温度下硫化后硒化获得的产物有着更好的形貌及结晶性能,其器件的光电转换效率为2.09%,远高于500 ℃下硫化后硒化工艺所得薄膜器件的效率(0.94%).     

H2流量对直流磁控溅射低温沉积ZnO:Al薄膜结构与性能的影响

在Ar和H2的混合气氛下采用直流磁控溅射在玻璃衬底上低温沉积Al掺杂ZnO,即ZnO∶Al透明导电薄膜,研究H2流量(0～10sccm)对薄膜结构、形貌、光学和电学性能的影响。结果表明:不同H2流量下制备的ZnO∶Al薄膜均为高度C轴取向的六角纤锌矿结构,溅射过程中通入适量的H2能改善ZnO∶Al薄膜的结晶质量和表面形貌;所有薄膜在400～900nm范围内的平均透过率均高于85%;随着H2流量的增大,薄膜的载流子浓度升高,电阻率减小,达到10-4Ω.cm数量级。     

电化学沉积太阳电池用CuInSe2和Cu(In,Ga)Se2薄膜的研究进展

综述了电化学沉积太阳电池用CuInSe2(CIS)和Cu(In,Ga)Sez(CIGS)薄膜的研究和发展;对CIS和CIGS预制层的电化学沉积路线,包括一步沉积、分步沉积和特种电沉积的研究进展进行了详细的评述;综述了电沉积预制层的后处理,包括退火、化学处理和PVD调整成分的研究状况.回顾了基于电化学沉积的CIS和CIGS太阳电池研究的发展过程,并介绍了目前实验室和产业化研究的最新成果,指出了存在的问题并展望了其发展趋势.     

动力锂离子电池电极结构对其极化特性影响的仿真研究

基于COMSOL数值仿真平台构建锂离子动力电池电化学-热耦合模型,深入研究了正极材料厚度,正、负极材料颗粒半径与电池内部极化间的作用规律,并在此基础上,归纳阐明了动力锂离子电池放电电压平台衰退、放电周期骤减与电池内部极化间的内在关联。结果表明:正、负极活化极化随正极厚度的增加变化差异较大,正极活化极化在18~31 m V之间波动,而负极可达到260 m V;放电末期负极固相浓差极化急剧增加,最大值达到425 mV。正极颗粒半径对极化的影响较小;负极颗粒半径减小为原来的一半,即0.5Rn时放电中期的负极活化过电势约为55 mV,较1Rn降低45%左右。负极活化极化的增加将导致电池放电电压平台下降,负极活化极化和固相浓差极化在放电末期急剧增加,是电压提前达到放电截止电压的最主要原因。     

直流反应磁控溅射沉积CuInS2薄膜的结构与电学性质

采用直流反应磁控溅射技术在玻璃基底上制备了太阳电池用CuInS2薄膜.以X射线能量色散谱仪、扫描电镜、X射线衍射仪、冷热探针和霍尔效应测试系统对薄膜进行了表征.结果表明,薄膜成分可通过调整Cu靶和In靶的功率比PCu/PIn来进行调控;而薄膜形貌则取决于靶功率比和薄膜的成分.随着PCu/PIn的增大,薄膜物相由富铟相向CuInS2转变.对于CuInS2薄膜,提高铜铟原子比[Cu]/[In]可改善薄膜的结晶质量.但当薄膜富铜时,过高的[Cu]/[In]又会导致薄膜结晶质量的下降.当CuInS2薄膜为富铜与略微贫铜时,其导电类型为P型;且载流子浓度随[Cu]/[In]增加而增大,并远高于其它贫铜薄膜.CuInS2薄膜的载流子迁移率明显高于富铟相薄膜;且随着[Cu]/[In]的提高,CuInS2薄膜的载流子迁移率呈上升趋势,而电阻率则迅速下降.