基于不同溅射方法制备铜锌锡硫薄膜及太阳电池

采用共溅射及分步溅射方法在涂钼的钠钙玻璃衬底上分别形成金属预制层,先后在低温及高温下对金属预制层进行合金后硫化,制备了铜锌锡硫(Cu_2Zn SnS_4,CZTS)薄膜。研究了薄膜的晶体结构、表面和截面形貌、元素组分、薄膜中的相纯度及元素的化学状态。结果表明:共溅射预制层得到的CZTS薄膜的表面及截面形貌优于分步溅射预制层得到的CZTS薄膜。用紫外-可见分光光度计与Hall测试系统表征了CZTS薄膜的光电特性,发现在200℃退火15 h能有效降低CZTS薄膜的缺陷态密度,增加CZTS薄膜中的载流子迁移率和扩散系数。研究结果表明,采用共溅射制备CZTS薄膜太阳电池性能优于分步溅射法,且经过退火处理的CZTS薄膜制备的电池特性均得到有效提高。基于分步溅射法制备的CZTS吸收层制备的电池开路电压为722 m V,短路电流密度为11.2 mA/cm~2,最高转换效率为3.22%;基于共溅射法制备的CZTS吸收层制备的电池开路电压为637 m V,短路电流密为15.0 mA/cm~2,最高转换效率为3.88%。     

电化学法制备Cu_2ZnSnS_4薄膜及其特性研究

采用两电极的电化学沉积方在钼衬底上制备了Cu_2ZnSnS_4(CZTS)薄膜。将Cu、Zn、Sn三种金属元素按一定的顺序分步沉积在钼片上得到CZT薄膜前驱体把预制层放置在S的气氛中并在N_2的保护下退火硫化得到CZTS薄膜。通过SEM、EDS、XRD分析了CZTS薄膜的表面形貌、元素组分、结晶情况,并用拉曼光谱进一步确定了薄膜的晶体成分。最后将CZTS薄膜经过后步工艺制作成CZTS薄膜太阳电池,并通过Ⅰ-Ⅴ测试得到了该电池的效率及其它相应参数。     

铜锌锡硫半导体薄膜材料的制备与表征

采用水热法成功制备了Cu2ZnSnS4(CZTS)半导体材料,通过浸涂法制备了相应的薄膜,并在N2气氛中于400℃对薄膜进行了退火处理.用X射线荧光光谱分析了所得CZTS粉末中各组成元素的含量,并分别用X射线衍射、扫描电子显微镜和紫外-可见-近红外光谱对CZTS薄膜样品的晶体结构、表面形貌和带隙进行了表征.结果表明:所...     

磁控溅射制备CZTS薄膜的研究

本文采用单周期和多周期磁控溅射ZnS-SnS-Cu制备CZST薄膜。通过X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、高倍光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和热探针对所制备的CZTS薄膜的晶体结构、拉曼位移、表面形貌、化学组分和导电类型进行研究分析。分析结果表明所制备CZTS薄膜的粘附性和结晶质量随着溅射周期的增加得到很大的改善所制备的CZTS无Cu_(2-x)S等其它二次相,且薄膜表面光滑、晶粒均匀致密、无孔洞。所制备的CZTS薄膜在化学组分是贫铜富锌(Cu/Zn+Sn≈0.88,Zn/Sn≈1.09),符合高效率太阳能电池吸收层的要求。     

不同旋涂方式对铜锌锡硫硒薄膜及相应器件性能的影响

晶体质量是决定铜锌锡硫硒(Cu₂ZnSn(S,Se)₄, CZTSSe)吸收层薄膜吸收效率的关键,旋涂是溶液法制备CZTSSe吸收层的第一步,因此旋涂方式的选择至关重要。为了探究不同旋涂方式对CZTSSe吸收层薄膜质量和相应器件性能的影响,分别采用三组不同的旋涂方式制备铜锌锡硫(Cu₂ZnSnS₄, CZTS)前驱体薄膜及CZTSSe吸收层薄膜,并利用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微拉曼光谱仪(Raman)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分析了不同旋涂方式对所制备的CZTSSe吸收层薄膜晶体结构、元素成分、相纯度、表面形貌的影响。同时,采用电流密度-电压(J-V)测试和外量子效率(EQE)测试对CZTSSe吸收层薄膜太阳电池的光电特性进行了表征。结果表明:旋涂7周期,且第一周期烘烤之前旋涂2次的效果最好,所制备的CZTS前驱体薄膜均匀,无裂纹,CZTSSe吸收层薄膜结晶度更高,薄膜表面更平整致密,晶粒大小更均匀,实现了9.63%的光电转换效率。通过对采用不同旋涂方式制备的器件的性能参数进行统计分析,得出新的旋涂方式可以提高CZTSSe薄膜太阳电池的可重复性,为将来可能的大规模商业化应用做铺垫。     

对流-扩散法制备多孔衬底支撑梯度结构电解质薄膜

以多孔氧化铝(porous alumina,p-Al2O3)为模型多孔电极衬底材料,利用对流-扩散效应成功制备得到了具有梯度结构的8%(以摩尔计)钇稳定氧化锆(yttria-stabilized zirconia,YSZ)电解质薄膜.该方法新颖、经济简单、适合于制备大尺寸平板型固体氧化物燃料电池中多孔电极支撑的电解质薄膜.利用扫描电镜和X射线角散分析技术对所制备电解质薄膜/p-Al2O3样品进行了微结构测试和表征.结果表明:由该方法在多孔衬底上实现的YSZ电解质薄膜由生长于衬底表面上的均匀致密层(≈10μm)和衬底表面下孔道中均匀填充层(≈50μm)与弥散填充层(≈250μm)构成,且各层厚度可通过改变对流-扩散沉积条件得到调节.     

反应时间对水热法合成Cu_2ZnSnS_4纳米晶性能的影响（英文）

采用简化水热法合成具有锌黄锡矿结构的Cu2Zn Sn S4(CZTS)纳米晶,研究了反应时间对纳米晶性能的影响。采用刷涂法制备CZTS薄膜,并构建三电极电池结构。在液态电解液体系中对CZTS薄膜的光电特性进行测试。结果表明:CZTS纳米晶粒径随反应时间的增加而增大,不同的反应时间对其杂质成分和化学组成有显著影响,从而影响了纳米晶的禁带宽度;经过9 h的水热反应所得到的CZTS纳米晶的直接禁带宽度大约为1.5 e V,相应的薄膜具有显著的光伏性能,可作为光吸收层和工作电极应用于薄膜太阳能电池当中。     

溶胶–凝胶法制备Cu_2ZnSnS_4薄膜及其太阳能电池器件

以金属盐和硫脲为原料、水和乙醇的混合液为溶剂,采用溶胶–凝胶滴涂法制备出Cu2Zn Sn S4(CZTS)薄膜。结果表明:所得薄膜为Kesterite相CZTS纳米晶,但含有少量的Sn S2杂质,薄膜中含有大量的CZTS纳米棒,薄膜组成Cu:Zn:Sn:S的元素摩尔比为1.6:1.2:1.0:3.4,为贫铜富锌比例,但存在杂质Cl–,薄膜带宽约为1.56 e V。该薄膜未经硫化,即用于组装CZTS薄膜太阳能电池器件,其结构为钠钙玻璃/ITO/Ti O2或Zn O/Cd S/CZTS/Ag电极,器件中的Ti O2和Zn O均用溶胶–凝胶法制备。器件具有光伏效应,开路电压Uoc为267 m V,短路电流密度Jsc为0.025 m A/cm2,填充因子fF为32%。     

电沉积制备太阳能电池吸收层铜锌锡硫薄膜

以硫酸铜、硫酸锌、硫酸亚锡、硫代硫酸钠、柠檬酸钠为电解质,采用电沉积法在FTO导电玻璃上制备Cu/Zn/Sn/S前驱物,热处理后获得铜锌锡硫(Cu_2ZnSnS_4,CZTS)薄膜。通过单因素试验优化了镀液组成、pH值、沉积电位、沉积时间,得到了最佳的CZTS薄膜,其结晶性好,禁带宽度为1.55eV。它与ZnO缓冲层组装太阳能电池,光电转换效率最高为1.5×10~(-2)%。     

基于紫外光辐照改性自组装单层膜图案化表面的铁酸铋薄膜制备与表征

采用自组装单层膜(self-assembled monolayers,SAMs)技术在玻璃基板表面制备了十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane,OTS)-SAMs,将OTS-SAMs基体在光掩膜覆盖下用紫外光进行刻蚀,得到含有亲水性和疏水性区域的模板,利用液相沉积法在OTS-SAMs模板表面制备了铁酸铋(BiFeO3)图案化薄膜。通过接触角仪、原子力显微镜、X射线衍射、扫描电镜、X射线能谱仪等测试手段对OTS膜和BiFeO3薄膜进行表征。结果表明:以OTS为模板利用液相沉积法制备出边缘轮廓清晰、粗糙度较小,与基板结合力较强,条纹宽度为10～20μm的BiFeO3图案化薄膜。     

铜基板法制备纳米碳纤维薄膜的研究

以乙炔(C2H2)作为碳源,采用化学气相沉积法(CVD)在经过草酸溶液腐蚀的铜基板表面制备出纳米碳纤维薄膜。采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线粉末衍射仪(XRD)对产物进行结构与形貌表征,并对碳纤维薄膜进行其在基板上的附着性测试。结果表明,草酸腐蚀时间、化学气相沉积反应时间的变化等因素对纳米碳纤维薄膜的生长与形貌有一定影响。在反应温度为350℃时,铜基板表面制备出了一层均匀的纳米碳纤维薄膜,纤维直径为300~400 nm,薄膜的厚度为20~30μm。制备的纳米碳纤维薄膜对基板有良好的附着性。     

磁控溅射金属预置层后硒化制备Cu_2ZnSnSe_4薄膜

采用磁控溅射Zn-Cu-Sn-Cu金属预置层并后硒化的方法在镀钼玻璃衬底上制备了CZTSe薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱测试仪(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和热探针对所制备CZTSe薄膜的晶相结构、拉曼位移、表面形貌、化学组分和导电类型进行表征分析,分析结果表明:所制备CZTSe薄膜结晶质量好、无二次相、晶粒均匀致密、化学组分是贫铜富锌的,且导电类型为p型,符合高效率太阳电池吸收层的要求。将CZTSe吸收层制备成有效面积为0.35 cm2的Mo/CZTSe/Cd S/i-ZnO/Zn O:Al/Ni-Al电池,其效率为1.17%,开路电压为419 m V,短路电流密度为10.21 m A/cm~2,填充因子为27%。     

Pb用量对锆钛酸铅薄膜微观结构和铁电性能的影响

在Pt/Ti/SiO2/Si基片上,通过多次匀胶旋涂-预热处理工艺制备了PbTiO3(PT)无机薄层夹心的锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)薄膜,然后经650℃退火处理得到了所需的具有钙钛矿结构的PZT铁电薄膜.用X射线衍射、原子力显微镜表征了PZT铁电薄膜微观结构,并测试铁电性能.结果表明:制备PT层时的Pb用量对得到的PZT铁电薄膜的微观结构和铁电性能有重要影响.当Pb过量15%(摩尔分数)左右时,得到的PZT铁电薄膜不仅晶界清晰,晶粒尺寸分布均匀,具有纯钙钛矿结构,而且铁电性能优异,剩余极化强度Pr=21μC/cm2,矫顽场Ec=37kV/cm.     

2层双面挠性覆铜板用共聚型聚酰亚胺的合成与性能

采用4,4′-氧双邻苯二甲酸酐(ODPA),对苯二胺(PDA)以及4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为反应单体合成聚酰胺酸。涂覆法制备单面2层挠性覆铜板,继续高温压合得到高剥离强度的2层双面挠性覆铜板,并将聚酰胺酸热亚胺化得到聚酰亚胺薄膜。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)等对覆铜板及聚酰亚胺薄膜的性能进行表征。结果表明:15MPa,230℃,20min下压合制备的2层双面挠性覆铜板,其剥离强度达到1.2kN/m,双面板之间的薄膜基本酰亚胺化,拉伸强度超过100 MPa。     

铝合金表面改性对ZIF-8膜层生长行为的影响

采用多巴胺改性和预制水滑石(LDH)模板两种不同改性方式对铝合金改性，研究了改性方式对其表面金属有机骨架膜层(MOF)生长性能的影响。通过微观形貌、相组成及能谱对膜层组织结构进行了表征，并通过电化学阻抗和动电位极化曲线探究膜层的耐蚀性。结果表明：多巴胺改性后的铝合金表面难以形成连续的沸石咪唑骨架膜层(ZIF-8)膜层，而采用预制LDH模板的方式可在铝合金表面制备连续致密的ZIF-8膜，并且采用预制LDH模板得到的膜层其低频阻抗模值较铝合金而言提升了1个数量级，达到8.79×10⁴Ω·cm²，可对铝合金起到较好的防护性能。     

不同ATO掺量对SiO2/ATO-SiO2疏水型抗静电增透膜性能的影响

采用溶胶-凝胶法分别制备SiO2增透溶胶与疏水型抗静电薄膜溶胶.将锑掺杂氧化锡(ATO)掺入硅溶胶,并利用六甲基二硅氮烷(HMDS)对溶胶进行疏水改性.采用提拉镀膜法在玻璃表面首先制备了一层SiO2增透膜,然后在SiO2增透膜表面制备了一层具有疏水与抗静电性能的薄膜.结果表明:当ATO掺量在10％ ～20％时,双层薄膜具有比单层SiO2增透膜更高的透过率,在可见光范围内,平均透过率最高可达93％,峰值透过率为94.6％;薄膜与水的接触角最高可达到95.7°;薄膜表面电阻在106Ω/□以下.     

表面改性纳米二氧化钛-芳香聚酰胺复合反渗透膜的制备与表征

采用TMC对亲水纳米TiO2进行表面改性,然后添加在复合反渗透膜的聚酰胺层中,制备了改性纳米TiO2-聚酰胺复合反渗透膜。改性纳米TiO2使用红外光谱法(FTIR)和粒径分析仪进行表征;采用渗透试验,扫描电镜(SEM)、静态接触角仪、原子力显微镜等对复合膜的性能和结构分别测试和表征。结果表明,改性TiO2的表面接枝上酰氯基团,在有机溶剂中的分散性得到提高;SEM和AFM照片证实,TiO2在膜表面分布均匀,膜表面粗糙度增加;杂化复合膜亲水性也有一定程度的提高;膜性能测试结果证实了添加TiO2的复合膜水通量均高于纯聚酰胺膜,同时脱盐率变化很小。当改性TiO2的添加量为0.05%(m/v)时,水通量由11.21 L/(m2.h)提升到32.61 L/(m2.h),对NaCl截留率达到98.9%。试验结果表明,改性TiO2很好地分散在聚酰胺层,提高了水通量,还保持了高脱盐率,膜性能得到提高。     

光催化沉积法制备Pd膜的改进及Pd膜性能表征

对光催化沉积法(PCD)制备Pd膜进行了改进,使含有TiO2与Pd2 的悬浮液膜层在多孔陶瓷膜表面形成液体薄膜,该薄膜在紫外光直接照射下发生光催化还原反应,烧结后得到含TiO2及Pd晶种的超薄膜层,用化学镀修饰得致密Pd膜.采用SEM、EDAX方法对所制的Pd膜表征结果表明,Pd膜厚度为5~6μm.在350~500℃和0.05~0.15 MPa下进行气体渗透实验,当温度为450℃时,H2渗透系数为4.07×10-6mol/(m2.s.Pa),N2的渗透量检测不出,高温热循环测试表明该Pd膜致密且具有良好的热稳性.     

热扩渗法制备C掺杂TiO_2薄膜的光催化制氢性能研究

采用微弧氧化法制备了TiO2薄膜,然后对其进行了热扩渗改性,制备出C掺杂TiO2薄膜(C-TiO2),利用XRD、UV-Vis、SEM和XPS等测试手段对上述催化剂进行了表征。分析结果表明,TiO2膜层只生成单一相的锐钛矿,并没有发现金红石相TiO2的特征峰;扩渗温度不影响膜层的晶相组成,扩渗温度超过700℃时膜层表面有附着物,推测为碳的沉积物;通过化学气相热扩渗处理的TiO2薄膜的吸收边发生红移,表明C掺杂TiO2薄膜对可见光有一定的响应。热扩渗温度控制在600℃时制备的C-TiO2光催化产氢速率达到0.224μmol/cm2.h。     

电沉积制备铜系薄膜太阳能电池吸收层的研究现状

介绍了一步沉积法和多步沉积法制备铜铟硒(CISe)、铜铟硫(CIS)、铜铟镓硒(CIGS)、铜锌锡硫(CZTS)等铜系薄膜太阳能电池吸收层的电沉积技术,并对其未来发展进行了展望。