铜锌锡硫纳米颗粒制备的研究进展

Cu2ZnSnS4(CZTS)具有高达104 cm-1的吸收系数,其约1.45eV的禁带宽度与太阳光谱非常匹配,且CZTS所含元素无毒、在地球上含量丰富、价格低廉,适用于辊对辊、丝网印刷等非真空的低成本制造方法,这使得CZTS太阳电池已成为最具产业化发展潜力的薄膜太阳电池之一,因而最近几年倍受关注。低成本的非真空制造方法大都采用CZTS纳米颗粒或其纳米墨水,因此高质量的CZTS纳米粉体的低成本、绿色制备成为CZTS太阳电池器件制造的重要部分。对CZTS纳米颗粒及其纳米墨水的制备方法进行了综述,分析和讨论各种CZTS粉体的制备方法工艺特点及其优缺点,并探讨其发展趋势。     

溶胶-凝胶法制备铜锌锡硫薄膜及其太阳能电池的研究进展

原料丰富价廉的铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4,CZTS)材料与非真空、低成本绿色溶胶-凝胶法相结合在产业化制造高性价比CZTS薄膜太阳能电池方面的应用引人关注。为了了解未来发展方向,综述了溶胶-凝胶法制备CZTS薄膜与器件的研究进展,讨论了不同溶胶-凝胶工艺途径、不同溶剂、硫化等对CZTS薄膜制备与器件特性的影响,分析了Na掺杂及硫化退火对CZTS薄膜的作用,并结合绿色制造的要求探讨了其发展趋势。     

周期性前驱体的预硫化处理对Cu2ZnSnS4薄膜的影响EI北大核心CSCD

Cu2ZnSnS4薄膜具有组成元素来源丰富、吸收系数高等优点,是理想的薄膜太阳能电池吸收层材料。采用磁控溅射法沉积周期性金属叠层前驱体,再进行两步硫化处理制备出Cu2ZnSnS4薄膜,分析第一步硫化(即预硫化)对Cu2ZnSnS4薄膜特性的影响。结果表明,预硫化处理可促进前驱体的硫化反应。经过预硫化处理的Cu2ZnSnS4薄膜的结晶度优于未进行预硫化处理的Cu2ZnSnS4薄膜。当预硫化温度为350℃时,增加预硫化时间有利于硫化反应的进行,并抑制Sn元素损失,但过长的预硫化时间导致Cu2ZnSnS4薄膜中易出现二次相,影响薄膜的特性。预硫化温度350℃、预硫化时间10 min的Cu2ZnSnS4薄膜结晶度最优,薄膜组分具有贫Cu、富Zn特性,且薄膜表面无孔隙。     

新型铜硫系薄膜太阳能电池材料制备的研究进展

薄膜太阳能电池提供了低成本、大面积的无碳发电应用前景，迅猛发展的纳米科技为高转换效率薄膜太阳能电池的低成本制造提供了新途径。新型铜硫系半导体Cu。ZnSnS4（CZTS）薄膜材料具有禁带宽度与太阳辐射匹配性好、光吸收系数大、元素丰度大、价格便宜、无毒等优点，因此将成为最具发展前景的薄膜太阳能电池材料。讨论与分析了CZT...     

铜锌锡硫硒(CZTSSe)薄膜的制备工艺及性能表征

本文以油胺为溶剂,采用液相法制备了Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米颗粒,通过CZTS纳米浆滴涂法制备了CZTS薄膜,而后经固态硒源硒化工艺得到了CZTSSe薄膜,研究了制备工艺条件反应温度、气压、物质配比及退火温度等对样品的晶体结构及成分的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、热重-差示扫描量热法(TG-DSC)、能谱分析(EDAX)对制备的CZTS粉末和CZTSSe薄膜样品进行了表征,结果表明在化学计量比和保压的条件下可得到单相性较好的前驱体粉末,由此得到的CZTSSe薄膜在500℃的硒化退火温度下能够形成具有单一锌黄锡矿结构、结晶程度较好的薄膜;由EDAX的成分分析结果可知,薄膜具有贫铜的成分,而且,随着温度的升高,Se元素含量增加最后趋于平稳,而S元素含量先减少后有增加趋势。     

Cu_2ZnSnS_4纳米晶及其薄膜的制备

以乙酰丙酮铜(Cu(AcAc)2)、乙酸锌(Zn(CH3COO)2·2H2O)、氯化亚锡(SnCl2·2H2O)、升华硫(S粉)和十二硫醇为原料,用热注射法合成了Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米晶。再将Cu2ZnSnS4纳米晶制成胶体墨水,用旋涂法制备出Cu2ZnSnS4薄膜。用X射线衍射(XRD)仪、拉曼光谱(RS)仪、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱仪(EDS)和紫外-可见光谱(UV-Vis)分光光度计对CZTS纳米晶及薄膜的晶体结构、微观形貌、化学组成及光学性能进行表征,研究了注射温度对纳米晶结构、形貌、晶粒大小以及化学组成的影响以及热处理时间对Cu2ZnSnS4薄膜结构、形貌、化学组成和光学性能的影响。结果表明,在注射温度为180℃时合成的CZTS纳米晶为锌黄锡矿结构,平均粒径为18 nm。在500℃热处理2 h所制备出的薄膜,在可见光范围内其吸收系数高达104cm-1,禁带宽度为1.45 eV。     

Cu2ZnSnS4薄膜光电性能及其太阳电池的制备和研究

采用硫化Zn/Sn/Cu金属多层膜的方法制备了太阳电池吸收层用的Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜。用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、紫外-可见近红外分光光度计、扫描电镜、能谱仪及数字源表等对薄膜进行了一系列的表征。结果表明制备的CZTS薄膜没有杂相存在并具有标准拉曼峰。薄膜在可见光范围内的吸收系数>104cm-1,同时其光学带隙接近1.5eV。CZTS薄膜具有均匀致密的表面形貌,薄膜元素比例非常接近标准化学计量比。此外,CZTS薄膜呈现显著的光电流响应性能,其光电流的激发和衰减时间分别为0.0736和0.2646s。     

合成Cu_2ZnSnS_4薄膜四元共电沉积机理与退火相转变

采用循环伏安法研究了制备CZTS薄膜四元预制层的电化学沉积机理。结合XRD,SEM,EDS和Raman技术分析预制层退火的相转变机制。结果表明:溶液中Cu2+和Sn2+浓度不仅影响其本身的沉积速率,还影响溶液中其他金属元素的沉积速率,而Zn2+浓度仅影响其本身沉积速率。四元预制层的沉积以原子层外延为机理,在负电位作用下,Cu2+先转变为Cu原子沉积在衬底表面,且与衬底附近析出的S原子发生化学反应,在衬底上生成CuS,同样,SnS和ZnS也以这种方式交替沉积在衬底上。预制层二元硫化物随着退火温度的升高逐渐转变为Cu2(3)SnS3(4)和Cu2ZnSnS4。利用四元共电沉积预制层550℃退火1h合成的Cu2ZnSnS4薄膜原子比为Cu∶Zn∶Sn∶S=23.72∶12.22∶13.07∶50.99。无偏压下合成的CZTS薄膜光电流达到约6nA。     

Cu2O薄膜的制备方法

氧化亚铜（Cu2O）薄膜在太阳能电池及其它光电器件上有重要应用,它具有无毒、制备成本低、材料广泛易得等优点。制备Cu2O薄膜的方法主要有热蒸发、溅射、化学气相沉积和电化学沉积等,本文对Cu2O薄膜的制备方法进行了综述与展望。     

Cu_2ZnSnS_4薄膜太阳能电池材料的研究现状

综述了CZTS(Cu2ZnSnS4)材料的研究现状,介绍了CZTS材料的结构性质、光学性质、电学性质、薄膜的制备方法以及Na扩散对其性能的影响,最后探讨了目前存在的问题及其今后的研究发展方向。     

磁控溅射制备Cu2ZnSnS4薄膜的研究进展

Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜由于其合适的禁带宽度、高的光吸收系数以及组分无毒、储量丰富等特性,被视为薄膜太阳能电池最佳的吸收层材料之一。磁控溅射是制备CZTS薄膜的主要方法之一,因为其制备过程相对简单且可以产业化,一直是太阳能电池领域的研究热点。从磁控溅射制备CZTS薄膜的3种路径出发,综述了近年来各种路径在制备CZTS薄膜方面的研究进展,比较了3种路径的优缺点,同时对磁控溅射制备CZTS薄膜的发展前景进行了展望。     

Cu2ZnSnS4纳米颗粒及其薄膜的制备与表征

采用热注入法,在油胺(OLA)中合成出Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米颗粒,并在玻璃衬底上制备了薄膜,研究了不同合成温度对纳米颗粒生成的影响.通过X射线衍射仪、拉曼光谱仪、透射电子显微镜、扫描电子显微镜、紫外可见分光光度计对所得纳米晶材料的结构与成分、颗粒大小与形貌、光吸收谱进行了测试分析.研究结果表明:采用热注入法的最佳合成温度在260℃左右,该温度下生成的多晶CZTS纳米颗粒尺寸约10 nm,分散性良好,光学禁带宽度约1.5 eV.     

溶胶-凝胶法制备铜锌锡硫材料的研究进展

四元硫化物铜锌锡硫(CZTS)是一种新型薄膜太阳电池材料,具有锌黄锡矿结构,呈p型导电性,带隙约为1.5eV,光学吸收系数高于10~4cm~(-1),这些特性与太阳光谱相匹配。基于上述原因,CZTS薄膜是一种有望能低成本、可规模化开发利用的新型薄膜太阳电池材料。简要阐述了CZTS性质及其薄膜太阳能电池的器件结构,详细介绍了溶胶-凝胶方法制备CZTS薄膜及其相应器件效率的研究进展。最后,总结了此方法制备CZTS薄膜及其相关电池性能难以突破的关键技术问题,并提出了有效的改进措施,对CZTS薄膜太阳电池未来的研究进行了展望。     

Influence of sulfurization time and Cu-ZnS-Sn stack order on the properties of thermally evaporated CZTS thin films

Journal of Materials Science: Materials in Electronics - Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films were synthesized in a two-step procedure. Sulfurization of stacked thin films SLG/ZnS/Sn/Cu (S1) and...     

Cu2ZnSnS4 thin films and nanowires prepared by different single-step electrodeposition method in quaternary electrolyte

We investigated the effect of single-step electrodeposition methods for the fabrication of CZTS thin films as solar cell absorber layer. For deposition of CZTS thin films, a potentiostatic method and a pulsed potential electrodeposition method were examined. Near stoichiometric CZTS thin films were prepared by potentiostatic deposition method. On the other hands, the samples deposited by pulsed potential method showed wire-like CZTS nanostructures. The nanowires were composed of the Cu and S element mainly and included Zn and Sn microelements. From these results, we realized that the electrodeposition methods strongly affect the structural and compositional characteristics of as-deposited CZTS thin films.     

电沉积法制备铜锌锡硫薄膜太阳能电池吸收层的研究进展

直接禁带半导体材料铜锌锡硫(CZTS)四元硫化物是近年来研究较多的具有锌黄锡矿结构的化合物半导体,由于其光吸收系数较高,禁带宽度适中,是太阳能电池理想的候选材料,使其在薄膜太阳能电池中迅速崛起。由于目前报道的最高转换效率距离其理论转换效率还存在相当差距,因此,研究CZTS(Se)四元硫(硒)化物半导体仍然是当前的研究热点之一。简单介绍了CZTS薄膜太阳能电池的结构组成,并详细介绍了3种主要制备CZTS薄膜的电沉积方法,即分步沉积Cu/Sn/Zn金属层、连续沉积Cu-Zn-Sn金属层、一步沉积Cu-Zn-Sn-S(Se)制备CZTS薄膜太阳能电池吸收层的电化学技术及相应器件,对其研究进展进行了综述,指出了相应方法存在的问题。还将3种电沉积方法进行了分析比较,提出了优化方法,展望了未来的发展趋势。     

Structural and optical investigations at room temperature of sulfurized thermal evaporated Cu2ZnSnS4

Journal of Materials Science: Materials in Electronics - The present work investigates the structural and optical properties of Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin films deposited at room temperature with...     

Photoelectrochemical characterization of nanocrystalline thin-film Cu₂ZnSnS₄ photocathodes

Cu?ZnSnS? (CZTS) nanocrystals, synthesized by a hot injection solution method, have been fabricated into thin films by dip-casting onto fluorine doped tin oxide (FTO) substrates. The photoresponse of the CZTS nanocrystal films was evaluated using absorbance measurements along with photoelectrochemical methods in aqueous electrolytes. Photoelectrochemical characterization revealed a p-type photoresponse when the films were illuminated in an aqueous Eu(3+) redox electrolyte. The effects of CZTS stoichiometry, film thickness, and low-temperature annealing on the photocurrents from front and back illumination suggest that the minority carrier diffusion and recombination at the back contact (via reaction of photogenerated holes with Eu(2+) produced from photoreduction by minority carriers) are the main loss mechanisms in the cell. Low-temperature annealing resulted in significant increases in the photocurrents for films made from both Zn-rich and stoichiometric CZTS nanocrystals.