电沉积制备硫族电池薄膜及其性能研究

发布时间：2019-04-17 18:07

【摘要】：随着传统石化能源的逐渐减少,太阳能作为一种清洁、安全可再生能源逐渐受到重视。光伏发电方向是研究发展利用太阳能领域中最重要的方向之一。CuS、Cu2O和CuInSe2(CIS)化合物薄膜拥有光吸收系数高、稳定性好、电池转换效率高和禁带宽度与太阳光谱相匹配等优点,与环保无毒的缓冲层材料ZnS薄膜成为近些年来太阳电池材料研究的热点。能源危机的加剧和人们环境保护意识的加强,使得热电材料的研究成为热点,热电材料是一种能够将热能和电能相互转换的半导体材料,目前在温差发电和制冷领域有着广泛的应用。本文采用电化学工作站测试镀液的电化学性能,以二氧化锡导电玻璃和铜片作为基底,采用晶体管恒电位仪制备光电材料CuS、ZnS、Cu2O、CuInSe2 (CIS)和热电材料Bi2Te3薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、电子扫描电镜(SEM)、四探针测试仪对制备的薄膜性能进行表征。(1)通过对络合剂的种类,硫源种类和铜硫离子比例对制备CuS薄膜镀液电化学性能影响的研究和分析,研究结果表明络合效果最好的是柠檬酸钠,其次为葡萄糖酸钠,最差的是乙二胺四乙酸(EDTA)。沉积电位在-1.2V时,能够得到结晶良好的目标产物CuS薄膜。(2)电沉积制备ZnS薄膜,对其影响因素进行研究和讨论,结果表明添加柠檬酸钠的镀液比较稳定；在-1.0～-1.6 V电位下,制备的薄膜中都有ZnS,随着沉积电位的变化,薄膜晶体晶面发生了变化,在-1.0V时制备的薄膜以(100)晶面为主,在-1.6V时以(101)晶面为主。(3) CuInSe2薄膜以Sn02导电玻璃做基底制备,研究结果表明最佳沉积电位为-0.5V,沉积电位在较大的范围下变化时,Cu-In-Se薄膜的成分会随之发生变化；络合剂柠檬酸钠的最佳浓度为5mmol/L,随着柠檬酸钠浓度的增大,薄膜表面出现沟壑,变得更为粗糙。(4)以氯化铜和柠檬酸钠作为原料,以SnO2导电玻璃为基底制备Cu2O薄膜,实验数据表明：pH=1离子放电比较剧烈,pH=2反应较稳定,稳定时极化度较小,更利于生成致密均匀的Cu2O薄膜；pH=l和pH=2条件下能够制备出纯相的Cu2O薄膜,薄膜晶体沿(110)、(111)、(200)晶面生长,随着pH值升高制备薄膜中有铜单质；在不同的pH条件下制备的薄膜其电性能差别很大,其中pH=2薄膜的电阻率最大,pH=3薄膜的电阻率最小。(5)利用Bi203和Te02做原料,通过电沉积方法制备热电材料Bi2Te3薄膜,沉积电位在-0.7V时制备的薄膜中只有Te单质,在-0.8V时制备出结晶良好的Bi2Te3薄膜,电位升高薄膜颗粒开始出现脱落现象,添加剂乳酸的加入,薄膜的致密度增加,薄膜结晶好。
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【学位授予单位】：山东建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.2;TM914.4

【参考文献】