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。     

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.     

Na2S2O3浓度对共电沉积制备Cu2ZnSnS4薄膜性能的影响

采用电化学沉积的方法在SnO2透明导电玻璃基底上沉积Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜,在氮气保护下对其进行进一步硫化,研究了溶液中不同Na2S2O3浓度对沉积薄膜性质的影响。运用X射线衍射、扫描电镜、紫外-可见光分光光度计和拉曼光谱等手段分别对薄膜进行表征。实验结果表明:随着浓度的增加,薄膜的结构和光学特性逐渐变好。当Na2S2O3的浓度为0.11 mol/L时,制得理想的具有类黝锡矿结构的CZTS薄膜,光学带隙1.51 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。     

溶胶-凝胶法制备CZTS太阳能电池吸收层薄膜

Cu2ZnSnS4(CZTS)具有与CIGS相似的结构,其直接带隙宽度为1.45~1.6eV,吸收系数则高于104cm-1,构成元素丰富且无毒,因此其作为一种P型半导体材料,被认为是最有希望替代CIGS的材料之一。以去离子水和无水乙醇作为溶剂,采用溶胶-凝胶法(Sol-gel)在玻璃基底上制得了CZTS薄膜,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电镜和紫外可见光谱对样品进行了表征,并讨论了烘焙温度对薄膜结构和形貌的影响。结果表明当热处理温度达到200℃时得到了黑色的CZTS薄膜,其禁带宽度为1.45eV,经过EDS分析制得的薄膜的元素比Cu∶Zn∶Sn∶S接近2∶1∶1∶4,这与CZTS的理论值是一致的,但是薄膜中存在少量的氯元素,同时适当降低前期的烘焙温度可以提高薄膜的致密性。     

H2S气氛下硫化温度对Cu2ZnSnS4薄膜性能影响的研究

用磁控溅射法在玻璃衬底上沉积Zn/Sn/Cu预置层,然后再在H2S气氛下将其硫化制成Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜。研究了不同硫化温度(460,500,540和580℃)对CZTS薄膜性能的影响。采用X射线衍射、Raman、扫描电镜、能量色散谱和紫外-可见-近红外分光光度计表征薄膜的物相、表面形貌和光学性能。结果表明,在不同硫化温度下都成功制备了CZTS薄膜。当硫化温度为540℃时,制备的薄膜晶粒达到2μm,结晶性最好,表面致密光滑,而且它的吸收系数大于7×104cm-1,禁带宽度为1.49 e V。硫化温度较低(460℃)时,含有Cu2-xS杂质相,表面存在孔洞。而硫化温度较高(580℃)时,晶界处会产生微裂纹。     

微波液相合成法制备Cu_2ZnSnS_4纳米颗粒及其薄膜的研究

采用乙二醇作为溶剂,硫代乙酰胺作为硫源,通过微波液相合成法制备出颗粒大小均一的Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米颗粒。采用XRD、Raman、EDS、TEM以及UV-Vis-Nir等表征手段对所制备的纳米颗粒的物相、元素比例、形貌以及光学性能进行了分析。测试结果表明,所制备的CZTS纳米颗粒为(112)择优取向的锌黄锡矿结构,纳米颗粒的平均尺寸约为3.4nm,其光学带隙为1.85eV,呈现出明显的量子尺寸效应导致的光学带隙蓝移现象。将CZTS纳米颗粒制成CZTS墨水并滴涂烘干形成了CZTS薄膜,其XRD和SEM结果表明,所制备的CZTS薄膜具有良好的结晶性,且表面较为致密。光照与暗态的I-V曲线测试表明,所制备薄膜具有明显的光电导效应。     

硫化时间对固态硫化铜锌锡硫薄膜性能的影响

采用固态硫化法硫化铜锡锌(CZT)预制膜制备铜锌锡硫(Cu_2ZnSnS_4,CZTS)薄膜,研究硫化时间对CZTS薄膜性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)和紫外拉曼光谱仪(Raman)分析薄膜的物相结构,通过X射线能谱仪(EDS)分析薄膜的化学组分,采用扫描电镜(SEM)观察薄膜的表面形貌,利用UV-Vis研究薄膜的光学特性。结果表明:随着硫化时间延长,Cu含量增加,Zn含量明显减少。硫化40min以上制备的薄膜出现导致禁带宽度减小的杂相SnS,Sn2S3和Cu_2SnS_3。当硫化时间为20min时,样品为单相的CZTS薄膜,薄膜表面均匀平整,化学组分贫Cu富Sn,吸收系数达104cm-1,禁带宽度Eg约为1.56eV。     

原位热硫化法制备Cu_3SnS_4纳米薄膜及其光学性质

采用化学水浴法(CBD)制备了Cu_3Sn纳米薄膜,通过原位热硫化法制备了Cu_3SnS_4纳米薄膜。分别采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与X射线能谱仪(EDS)分析了样品的组成、结构与形貌。采用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)测试了Cu_3SnS_4样品的光学性质。结果表明,样品物相纯净、形貌均一,Cu3Sn纳米薄膜由球形纳米颗粒组成,Cu_3SnS_4纳米薄膜由片状纳米颗粒组成,Cu_3SnS_4薄膜样品在紫外-可见光区有良好的吸收性质,其光学带隙为1.70eV,适合作为太阳能电池吸收层。     

溶胶-凝胶法制备Cu_2ZnSnS_4薄膜太阳能电池吸收层

以金属盐氯化铜、氯化锌、氯化锡为原料,单乙醇胺和乙二醇甲醚作为溶剂,采用溶胶-凝胶法结合旋涂技术获得前驱体薄膜,分别经120℃和300℃的热板干燥后,在双温区管式炉中,于硫蒸气下硫化制备Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜。利用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线能量色散谱(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见分光光度计(UV-Vis)等一系列测试设备对样品的结构、各组分的含量、表面形貌和光带隙进行表征分析。研究结果表明,CZTS前驱体薄膜在120℃的热板上干燥后,再经500℃硫化可制备出纯净的CZTS薄膜,禁带宽度接近1.52eV。     

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。     

Cu2ZnSnS4/Si异质结器件的制备及特性研究

利用脉冲激光沉积法在不同电阻率的n型Si(100)基片上沉积Cu2ZnSnS4薄膜,制备p-Cu2ZnSnS4/n-Si异质结.利用X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)和原子力显微镜(AFM)对Cu2ZnSnS4薄膜的结构、组分和形貌进行表征,并对器件进行I-V测试,讨论不同电阻率的Si对异质结器件光电特性的影响.结果表明,器件有良好的整流特性,Si电阻率大的器件光电响应比较好,而Si电阻率小的器件光伏效应比较明显.     

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薄膜的研究进展

Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜太阳能电池具有低成本、高效率、安全无毒等优点,是最具发展前景的太阳能电池之一,近几年来开始受到广泛关注。简要介绍了国内外几种制备Cu2ZnSnS4薄膜的方法,包括蒸发法、溅射法、脉冲激光沉积法、电化学沉积法、喷涂热解法、Sol-gel法、丝网印刷法,并阐述了这几种方法的优点及存在的问题,展望了今后CZTS薄膜的研究方向,认为通过溶剂热或热注入法制备出CZTS纳米晶体后,再通过丝网印刷法或旋涂等法制成CZTS薄膜能降低生产成本,在电池的工业化生产中具有很广阔的应用前景。     

硫化温度对CuInS2薄膜微结构和光学性能的影响

采用磁控溅射法在玻璃衬底上沉积Cu-In合金预置膜,采用固态硫源在N2气氛下硫化热处理的方法制备了CuInS2薄膜。研究了硫化温度对CuInS2薄膜的晶相结构、表面形貌和光学带隙等性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)等测试手段对薄膜的晶相结构、表面形貌、光学性能进行了表征。结果表明,Cu-In合金预置膜经550℃硫化热处理20min可制备出黄铜矿结构的CuInS2薄膜,并具有(112)面的择优取向,所制备的CuInS2薄膜晶粒粒径约为1μm,光学带隙为1.51eV。     

尖晶石结构Ni掺杂ZnFe2O4纳米颗粒的性能表征

利用水热法成功合成了纯ZnFe2O4和不同含量Ni掺杂Zn1-xNixFe2O4纳米颗粒。采用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、X射线能量色散分析(XEDS)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和振动样品磁强计(VSM)等测试技术研究掺杂浓度对Zn1-xNixFe2O4(x=0,0.1,0.3,0.5)样品的晶体结构、形貌、光学性能和磁学性能的影响。结果表明:所制备的Zn1-xNixFe2O4纳米颗粒结晶良好,Ni2+以替代Zn2+的形式掺杂到ZnFe2O4晶格中,生成立方尖晶石结构ZnFe2O4。随着Ni含量的增加,晶粒尺寸增大,晶格常数发生收缩。样品的形貌呈不规则的椭球形,且颗粒大小比较均匀。红外光谱的吸收峰位置并没有随Ni掺杂浓度的增加而变化。Zn1-xNixFe2O4纳米晶的光学带隙随Ni掺杂浓度增加而增大,与相应块体相比发生蓝移。在室温下,纯ZnFe2O4纳米晶呈现超顺磁性,掺杂样品具有明显的铁磁性。     

复合结构纳米晶CdS：Cu/CdS的制备及光学特性

在非配位溶剂中合成了高质量的CdS纳米晶核,并利用Cu2+离子对其进行掺杂,制备了CdS:Cu纳米晶.通过进一步采用连续离子层吸附反应的方法对CdS:Cu纳米晶进行表面修饰,得到CdS:Cu/CdS复合结构纳米晶.利用X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外可见吸收光谱(UV-Vis)和荧光光谱(PL)对其结构、形貌以及光学性质进行了表征和分析,结果表明:所制备的复合结构CdS:Cu/CdS纳米晶为立方闪锌矿结构;与CdS纳米晶核相比,掺杂Cu2+可以使其表面态发光发生红移;在CdS:Cu纳米晶中,通过改变掺杂Cu2+的浓度,可以实现表面态发光在570和620nm之间的连续调节.与未经包覆的CdS:Cu纳米晶相比,包覆层CdS增强了纳米晶CdS:Cu的稳定性.     

TiO2/全氟磺酸树脂纳米杂化薄膜的制备

采用溶胶-凝胶法制备了TiO2/全氟磺酸树脂(Perfluorosulfonated Resin,简称PSR)纳米杂化薄膜,并通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-vis)及热重分析(TGA)等技术较为全面地测试了杂化薄膜的形貌、晶型、结构、光学及热力学性能.结果表明,TiO2/PSR纳米杂化薄膜表面平整光滑,基本没有裂纹;杂化薄膜在经水热处理后,两相在纳米尺度均匀分散,TiO2粒径约为8～10nm,呈锐钛矿型;同时杂化薄膜具有良好的光学透明性和紫外吸收性能,且随着TiO2含量的增加,全氟磺酸树脂紫外吸收性能有显著提高.     

金属有机沉积法制备La_2CuMnO_6缓冲层薄膜及其结构表征

利用热重分析(TG)对化学溶液法前驱体混合物的热分解过程进行研究,确定了预分解温度;利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对金属有机沉积法(MOD)合成的La2CuMnO6薄膜的相组成和形貌结构进行了表征。结果表明,选择合适的前驱体La(CH3COO)3.1.5H2O、Cu(CH3COO)2.1.0H2O、Mn(CH3COO)2.4.0H2O,在1000℃、保温时间3h、SrTiO3(STO)(100)、Ar-4%H2气氛及总离子浓度1.0mol/L的工艺条件下制备的La2CuMnO6薄膜具有很好的c轴织构,薄膜表面较平整、均匀、无裂纹、无孔洞,分布均匀且排列致密,完全满足缓冲层对薄膜的要求。     

通过氧化Cu膜制备Cu_2O薄膜

通过热蒸镀Cu膜并在空气中退火制备Cu2O薄膜,利用X射线衍射(XRD)、能量分散X射线谱(EDX)和原子力显微镜(AFM)研究了已沉积和不同温度退火薄膜的晶体结构、成份和表面形貌。结果表明,Cu膜在200℃退火30分钟可以得到具有单一成份的Cu2O薄膜。四探针测量得到所制备的Cu2O薄膜电阻率为0.22Ωcm。用紫外可见光分光光度计(UV-vis)研究了Cu2O薄膜的光学特性,得出其光学带隙为2.4eV。