新型铜铟硫化合物的合成及湿法膜制备
本文关键词：新型铜铟硫化合物的合成及湿法膜制备
【摘要】：无机铜铟硫薄膜太阳能电池具有材料成本低、光电转换效率高、电池性能稳定等特点,具有良好的应用前景。鉴于铜铟硫(Cu In S2)材料的难溶性,目前大多采用纳米墨水印刷法获得薄膜电池,工艺较为复杂。而对于兼顾到简易、安全、环保及成本等方面的溶液法制备还具有很大的空间,且新型前驱物的研究有待探索。本篇论文中,合成了在一定条件下可溶的新型零维簇铜铟硫晶体材料,通过溶液旋涂湿法制得铜铟硫(Cu In S2)薄膜,并利用这一薄膜层进行初步的膜器件设计及光电响应性能测试,为铜铟硫材料的合成及膜制备提供了基础研究素材;同时我们对一种二维层状铟锑硫无机框架进行有机功能离子的交换试验,并对交换前后的化合物进行性质测试研究。论文的主要内容如下:一、在绪论部分主要介绍了硫属化合物的结构特征、多孔性等性质特点,以及其在离子交换,光电响应等方面的应用。此外,还对各种硫属太阳能电池的合成方法及性质测试等研究进展进行了简单的归纳小结。二、合成了由四面体T4簇[Cu4In16S35H4]14-和立方体簇[Cu12S8]4-共组装的晶体材料:[Cu4In16S35H4]2[Cu12S8]·32Hen,该晶体从由溶剂热法制得的清液中析出获得,加热亦可以重新溶于清液。该晶体在通常环境条件下经煅烧由红色变为黑色,对变色的前后的晶体通过紫外可见光谱(UV vis)、显微红外(Micro-IR)表征,发现该化合物具有独特的光谱性质,有望作为近红外吸收的前驱体材料。并使用光照三电极体系对其进行了测试,研究表明化合物晶体具有较好的光电流响应特性。三、利用上述溶剂热法得到的含有铜铟硫的乙二胺反应清液,通过旋涂、烧结从而制得不同透射度和厚度的薄膜,通过X-射线衍射(XRD),光电子能谱(XPS)等测试方法确定该薄膜为铜铟硫(Cu In S2)薄膜,用扫描电镜(SEM)表征了形貌特征。该方法主要通过溶液多层旋涂制备铜铟硫层,相对其他铜铟硫太阳能电池制备来说相对简便易控制。此外,对铜铟硫薄膜修饰二氧化钛(Ti O2)纳米层构建的简易的太阳能电池进行了光电性能测试研究,发现当具有二氧化钛层时对光电性能具有一定增强作用。四、本工作中还以一种二维层状铟锑硫化合物[(CH3CH2CH2)2NH2]5In5Sb6S19·1.45 H2O作为研究对象,对其层间穿插的有机质子化胺进行功能离子交换实验,通过引入具有光电功能的甲基紫精MV2+和单甲基化4,4’-联吡啶阳离子,对其交换前后的各项性能进行了对比测试。
【关键词】：铜铟硫 簇合物 薄膜 溶液法 光电响应
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：
- 中文摘要4-6
- Abstract6-11
- 第一章 绪论11-48
- 1.1 主族金属硫属化合物的研究与应用现状11-24
- 1.1.1 硫属化合物的溶剂热合成方法11-13
- 1.1.2 主族金属硫属化合物研究的进展13-21
- 1.1.3 主族金属硫属化合物应用中的离子交换研究21-24
- 1.2 金属-硫属太阳能电池的简介24-31
- 1.2.1 金属-硫属太阳能电池的研究进展25-27
- 1.2.2 铜铟硫薄膜太阳能电池的研究27-31
- 1.3 硫化物薄膜层的湿法制备31-36
- 1.3.1 基于纳米粒墨水制备硫化物薄膜的应用概况31-34
- 1.3.2 基于溶液法制备硫化物薄膜的应用概况34-36
- 1.4 本论文研究的意义及主要内容36-37
- 参考文献37-48
- 第二章 共组装的铜铟硫簇晶体的合成与性质研究48-64
- 2.1 前言48-49
- 2.2 实验部分49-50
- 2.2.1 试剂及仪器49
- 2.2.2 合成方法49-50
- 2.2.3 晶体结构的测定50
- 2.2.4 光电流测试50
- 2.3 结果与讨论50-60
- 2.3.1 化合物1的合成和稳定性50-51
- 2.3.2 晶体结构和性质51-55
- 2.3.3 形貌和光谱研究55-59
- 2.3.4 光电流响应59-60
- 2.4 小结60
- 参考文献60-64
- 第三章 富硫乙二胺溶液法制备铜铟硫薄膜及其性质研究64-81
- 3.1 前言64-65
- 3.2 实验部分65-66
- 3.2.1 试剂及仪器65
- 3.2.2 含Cu、In、S的清液和膜的制备65-66
- 3.3 结果与讨论66-78
- 3.3.1 制得的薄膜的外观和成分分析66-70
- 3.3.2 Cu InS_2薄膜的形貌和光谱分析70-72
- 3.3.3 光电流性质72-78
- 3.4 小结78
- 参考文献78-81
- 第四章 二维铟锑硫化合物的功能性离子交换及性质研究81-94
- 4.1 前言81-82
- 4.2. 实验部分82-83
- 4.2.1 试剂及仪器82
- 4.2.2 合成方法和离子交换82-83
- 4.3. 结果与讨论83-89
- 4.3.1 交换前后直观改变与XRD对比83-85
- 4.3.2 光谱测试85-87
- 4.3.3 光电流响应87-89
- 4.4 小结89
- 参考文献89-94
- 第五章 全文总结94-96
- 5.1 本论文的总结94-95
- 5.2 对未来工作的设想95-96
- 附录96-97
- 硕士期间发表的论文97-98
- 致谢98-99
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，本文编号：1065430
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