Ga、Al共掺杂及单掺杂ZnO基透明导电薄膜的研究

采用溶胶-凝胶旋涂法制备出Ga、Al共掺杂和单掺杂Zn O基透明导电薄膜[Zn O∶(Ga,Al)(GAZO),Zn O∶Al(AZO)和Zn O∶Ga(GZO)],利用XRD、SEM、AFM、四探针电阻率测试仪和可见分光光度计测试技术,分析薄膜的结构、表面形貌和光电性能等。结果表明:薄膜表面光滑,呈六方纤锌矿结构,且沿C轴择优取向;与单掺杂薄膜相比,Ga、Al共掺杂可促进晶体生长,细化晶粒,并在一定范围内提高薄膜的透光率。与纯Zn O薄膜相比,共掺杂和单掺杂薄膜的电阻率均明显降低。     

Sol-gel法制备共掺杂ZnO∶Al/N/F薄膜的性能研究

采用溶胶-凝胶法在普通载玻片上旋涂制备出Al、N、F三掺杂Zn O薄膜(Zn O∶Al/N/F),分别研究溶胶浓度和掺杂浓度对薄膜结构、表面形貌以及光电性能的影响。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、可见分光光度计、双电测四探针电阻率测试仪进行测试与分析。结果表明:制备出的Zn O∶Al/N/F薄膜致密均匀,平整光滑,为高结晶质量的(002)C轴择优取向;当溶胶浓度为0.75 mol/L、掺杂浓度为0.90at%时,薄膜在可见光范围内(390~780 nm)的平均透过率可达87.9%,掺杂浓度为1.05at%时电阻率最小,为0.23Ω·cm。     

掺杂浓度对AZO薄膜光电性能的影响及其在硅基薄膜太阳电池中的应用

以磁控溅射法制备Zn O∶Al(AZO)薄膜,研究掺杂浓度及衬底温度对AZO薄膜光电性能的影响。在AZO薄膜光电性能研究优化的基础上,以Al含量为1.6%at.(1%wt.)及3.1%at.(2%at.)的AZO薄膜为前电极制备双结硅基薄膜太阳电池。与业界普遍采用的1%wt.AZO薄膜相比,适度重掺杂(2%wt.)的AZO薄膜由于带隙拓宽可以取得更优的透过率,同时电阻率的优化在更低衬底温度下取得,因此,2%wt.AZO薄膜电池不仅可实现AZO薄膜的低温沉积,而且电池具有较高的转换效率。     

磁控溅射制备柔性衬底ZnO:Ga透明导电膜微结构及性能研究

室温条件下,采用磁控溅射法在有机柔性衬底聚酰亚胺(PI)表面制备出ZnO:Ga透明导电膜,XRD表明ZnO:Ga薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜。研究了溅射功率、氩气分压、溅射时间及衬底负偏压等溅射工艺参数对薄膜结构及光电性能的影响,得出最佳溅射参数分别为:功率100W,氩气分压0.1Pa,溅射时间60min,衬底负偏压40V。结果表明:磁控溅射制备的ZnO:Ga膜附着性良好,电阻率为9.4×10~(-4)Ω·cm,可见光透过率为78%。     

太阳电池用共掺杂ZnO透明导电薄膜的结构及性能

采用直流磁控溅射法在室温条件下制备出Al,Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜.用XRD和SEM分析和观察了薄膜的组织结构和表面形貌,着重分析了靶基距对薄膜结构和光电性能的影响.研究结果表明,制备的Al,Zr共掺杂ZnO透明导电薄膜为具有C轴择优取向、六角纤锌矿结构的多晶薄膜.靶基距对Al,Zr共掺杂Zn0透明导电薄膜的结构和...     

染料敏化太阳电池中TiO_2薄膜微结构相关动力学研究

采用溶胶-凝胶法制备尺寸大小20nm和300nm的两种TiO2颗粒,二者以不同比例掺杂制备纳米多孔薄膜并应用于染料敏化太阳电池(DSC)中。采用强度调制光电流谱(IMPS)和强度调制光电压谱(IMVS)技术研究薄膜微结构变化对电子传输动力学过程的影响,进而分析大颗粒掺杂对电池性能影响的内在原因。结果表明,TiO2大颗粒作为光散射中心使光程增加可有效增大光强,但掺杂比例与染料吸附量存在竞争进而影响光吸收,研究表明:掺杂20wt%大颗粒纳米薄膜制备的DSC具有最佳性能,相比未掺杂的DSC,掺杂20wt%大颗粒的DSC短路电流Jsc从10.99mA/cm2增加到12.04mA/cm2,光电转换效率η增大8.2%。随TiO2大颗粒掺杂比例增大,电子传输时间τd减小。     

磁控溅射有机聚合物衬底ZnO:Al透明导电膜的结构及光电性能研究

采用射频磁控溅射法在有机薄聚合物膜衬底上制备出铝掺杂的氧化锌 (ZnO :Al)透明导电膜 ,对薄膜的低温制备 (2 5～ 180℃ )、结构和光电特性进行了研究。制备薄膜为多晶膜 ,具有纯氧化锌的纤锌矿结构和 (0 0 2 )择优取向。制备薄膜在可见光区透过率达到 74 % ,最低电阻率为 8.5× 10 -4Ω·cm。     

Cu（In,Al）Se2薄膜太阳电池

Cu(In,Al)Se2(CIAS)化合物薄膜太阳电池属于Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族化合物薄膜太阳电池,由同族的Al来替代CuInSe2(CIS)中的In,及Cu(In,Ga)Se2(CIGS)中的Ga和In。具有黄铜矿结构的Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族化合物半导体材料可作为吸收层用于光伏电池。用渗入CIS中得到具有黄铜矿结构的CIGS,并且可根据Ga/(In+Ga)调节禁带宽度提高转化效率,但Ga的掺入调节禁带宽有限。以Al替代Ga,不仅可大幅降低成本,同时由于形成CuAlSe2相的能隙为2.7eV,因此调节Al/(In+Al)的比例可更宽泛地调节Cu(In,Al)Se2(CIAS)能禁带宽度。目前CIAS制备工艺以真空镀膜方法为主,包括真空蒸镀、磁控溅射、脉冲激光等。在非真空方法中,研究者们尝试了电沉积的方法成功制得单相的CIAS吸收层薄膜,而用如丝网印刷等低成本工艺CIAS薄膜尝试还少见报导。本文详细介绍了CIAS制备方法及工艺,并提出CIAS研究的一些建议。     

制备温度对(a-C∶Fe)/Al_2O_3/Si结构光电转换效应影响的研究

采用脉冲激光沉积法在n-Si(100)衬底上制备氧化铝膜(Al2O3)和不同温度下的铁掺杂非晶碳薄膜(a-C∶Fe)。I-V特性曲线表明:制备的a-C∶Fe/Al2O3/Si异质结结构具有明显的整流特性和光伏效应,碳膜的制备温度对a-C∶Fe/Al2O3/Si结构电池光伏性能有显著影响。合适的沉积温度能显著增大异质结的开路电压和短路电流,进而增大异质结的光电转换效率,在碳膜制备温度为350℃时,异质结获得最佳光电转换效率。当制备温度超过350℃时,电池的开路电压与短路电流大幅度减小。通过对a-C∶Fe膜的拉曼光谱分析显示,随着制备温度的升高,非晶碳膜的结构经历了从类金刚石向类石墨化的转变,从而对电池的光电转换特性造成显著影响。     

基于Ni/Al2O3整体式催化剂的生物质气化合成气甲烷化研究

以生物质气化模拟合成气H2/CO/N2为原料气,以堇青石蜂窝陶瓷为基体制备Ni/Al2O3整体式催化剂,通过扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、程序升温反应法(TPR)、热重分析(TG)等表征分析手段,考察催化剂制备方法(浸渍法和溶胶-凝胶法)、温度(250~550℃)及空速GHSV(6000~14000 mL/(g·h))对催化剂甲烷化性能的影响。结果表明:浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂(DIP-Ni/Al2O3)与溶胶-凝胶法制备的Ni/Al2O3催化剂(SGNi/Al2O3)相比,前者甲烷化性能较好。在H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且空速为10000 mL/(g·h)条件下,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂在400℃时甲烷化性能最佳,且该条件下CO转化率为98.6%,CH4选择性为90.9%。当H2、CO、N2物质的量之比为3∶1∶1且温度为400℃时,在实验空速范围内,浸渍法制备的Ni/Al2O3催化剂CO转化率和CH4选择性均基本稳定在90%,甲烷化性能较好。     

FeS2薄膜光电性能研究进展

对FeS2薄膜光电性能的研究现状进行了分析。综述了制备方法,硫化工艺及掺杂元素对FeS2薄膜光电性能的影响以及光电转换效率的研究进展。讨论了FeS2薄膜这种先进太阳能电池材料研究中现存的问题和发展方向。     

工艺条件对CuAlO2透明导电薄膜光电性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺制备CuAlO_2透明导电薄膜,研究退火气氛、温度及溶胶浓度对薄膜结构和光电性能的影响。研究表明:薄膜在真空退火下存在金属Cu,导电性能良好;氩气下退火为3R晶型的CuAlO_2,导电性能较好;空气下退火CuAlO_2相分解为CuAl_2O_4和CuO,几乎不导电。700℃或更低温度退火不能使CuAlO_2薄膜充分晶化,但超过800℃时,薄膜中会出现较多孔洞与裂纹。750℃下退火薄膜的导电性最佳,800℃退火薄膜具有最高的透光率和最大带隙值。溶胶浓度为0.35 mol/L时,薄膜电导性最好,超过0.35 mol/L后,薄膜的透光率随溶胶浓度的增大而显著降低。     

FeS_2薄膜光电性能研究进展

对FeS2 薄膜光电性能的研究现状进行了分析 ,综述了制备方法、硫化工艺及掺杂元素对FeS2 薄膜光电性能的影响以及光电转换效率的研究进展 ,讨论了FeS2 薄膜这种先进太阳能电池材料研究中现存的问题和发展方向。     

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。     

溶胶-凝胶制备工艺对TiO_2薄膜光催化性能的影响

采用溶胶-凝胶工艺制备纳米TiO_2溶胶,并通过旋涂法制备高效光催化TiO_2薄膜。研究络合剂、pH值和焙烧温度对TiO_2薄膜光催化性能的影响。络合剂能有效抑制钛酸丁酯水解速率,双络合剂制备的薄膜具有更强的光催化性。pH值能影响钛酸丁酯的水解和薄膜表面介孔结构的生长。焙烧温度决定TiO_2晶型和尺寸,同时对薄膜表面粗糙度和光学特性有重要影响。高效光催化TiO_2薄膜的最佳制备工艺为以pH值为6、双络合剂制备的溶胶为原料,旋涂后在500℃条件下焙烧3 h。     

透明导电ZnO:Al(ZAO)薄膜的结构及光电特性研究

ZAO薄膜是一种n型氧化物半导体材料,由于其大的载流子浓度和光学禁带宽度而表现出优良的光电特性。本实验采用射频磁控溅射工艺在无机玻璃衬底上制备ZAO薄膜,靶材为ZAO(3wt%Al2O3)陶瓷靶。系统研究了各工艺参数,如工作气压、射频功率、衬底温度和热处理条件对其结构和光电特性的影响。X射线衍射谱表明ZAO薄膜的(002)衍射峰的位置与纯ZnO晶体相比向低角度方向移动,薄膜中各晶粒具有六角纤锌矿晶体结构且呈c轴择优取向。原位制备的ZAO薄膜经热处理后电阻率降至7 5×10-4Ω·cm,可见光透过率在85%以上。     

化学水浴沉积制备高质量Zn(O,S)薄膜及其性能研究

为获得铜铟镓硒薄膜太阳电池中高质量Zn(O,S)无镉缓冲层薄膜,该研究阐述了柠檬酸三钠作为络合剂制备Zn(O,S)薄膜的成膜机理,系统性研究了该体系下各反应参数对薄膜化学水浴沉积的影响。研究表明,柠檬酸三钠的浓度值显著影响反应类型,异质反应更有利于生成高质量薄膜。同时,柠檬酸三钠与金属离子浓度的比值直接影响成膜质量和成膜速率,适合的pH溶液环境有助于提高Zn(O,S)薄膜沉积的质量。此外,通过工艺参数的优化,获得了电学性能接近传统CdS/CIGS太阳电池的Zn(O,S)/CIGS电池器件。     

掺杂对FeS2薄膜光电性能的影响

采用磁控溅射淀积合金膜和纯铁膜,通过离子注入掺杂,研究了不同条件下FeS2薄膜的晶体结构,光吸收系数、电阻率、载流子浓度等光电性能,并用正电子湮灭谱研究了膜内的空位缺陷。结果表明,掺杂提高了薄膜的导电性能。离子注入使薄膜光吸收系数增加,禁带宽度上升,霍尔迁移率提高;合金溅射导致光吸收系数降低,禁带宽度下降,载流子浓度升高。注入Zn2 退火前空位浓度较大,退火后空位浓度低于纯FeS2膜。     

电化学法制备Ga掺杂ZnO纳米柱阵列及其性能的研究

为了使新型薄膜太阳电池中的ZnO纳米材料衬底具有高的载流子迁移率,提升太阳电池载流子收集率,研究了调控ZnO纳米柱阵列形貌、光学及电学性能的方法.本文采用电化学沉积法,在含有不同配比的Zn(NO3)2、NH4NO3和Ga(NO3)3电解液中制备出Ga掺杂ZnO纳米柱阵列.通过控制电解液中NH4NO3的浓度,调控包括直径...     

固相法制备纳米ZnO及其染料敏化太阳电池性能

采用Zn(NO3)2·6H2O、草酸、乙基纤维素构成反应体系,以低热固相反应(Low-heating solid state reaction,LHSR)法制备前驱体,通过灼烧得到粉体产物,再以旋涂法制得薄膜。经表征表明得到一种三维介孔结构纳米Zn O(Mesoporous Nano-ZnO,MNZ)薄膜。400℃处理前驱体后所制备的MNZ薄膜具有最大比表面积且具有光陷阱和毛细管作用,能有效增加光散射及其利用,有利于染料的快速吸附和缩短光阳极浸泡时间。分析薄膜形貌与光电性能之间的关系,为深入采用LHSR法制备光阳极薄膜的研究提供有益的启示。