层状铜基硫族化合物的水热合成及其光电性能研究

发布时间：2021-02-03 17:27

　　作为一类重要的光电材料,硫族化合物由于结构种类繁多,带隙合适,光吸收系数较高等特点引起了广泛的研究兴趣。然而,目前已知的光电性能优异的硫族化合物大都局限于黄铜矿及其衍生物中,组成元素毒性大、储量低且制备成本高。另一方面,与固相法相比,水热法可获得缺陷较少,结晶度较高的晶体,且制备工艺简单、成本低廉。因此,利用水热法制备高效、低耗、组成元素储量丰富且环境友好的新型层状硫族化合物必然是十分有意义的工作。本文通过水热法,合成了三种层状铜基硫族化合物,分别筛选出了制备较高结晶度与纯度且产量较大的样品所需的反应条件（反应原料种类、矿化剂浓度、反应时间和反应温度等）,并探究了它们的结构、形貌和光电性能。论文具体工作主要包括以下几方面的内容:（1）利用水热法合成了 BiOCuQ（Q=S和Se）体系片状单晶,并探究了其光电性能。XRD表明不同硒源对BiOCuSe的生长取向有一定影响。光电测试结果（BiOCuSe和BiOCuS的光电流密度分别为10 μA/cm2和5.5 μA/cm2左右,光电响应时间分别约为2.5 s和3 s）显示,以Se取代S对光电性能有一定的增强作用。初步判断可能是由于Se的非金属... 

【文章来源】：机械科学研究总院北京市

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－３太阳能电池的结构原理图??

?２０１５?２０２０??图１－２全球太阳能电池最高效率发展图ｗ??１．２．?１太阳能电池结构与光电转换原理??太阳能电池通过光电半导体材料的光伏效应将太阳光能转换为电能，因此又被??称为光伏电池［４］，经过半个多世纪的研究与探索，太阳能电池的实际结构越来越复??杂，组成材料也多种多样，但其基本结构与原理仍然保持不变。以无机薄膜电池为??例，其结构原理图如图１－３所示，一般主要由前电极、Ｎ型半导体、Ｐ型半导体和??背电极四部分构成，其关键部分是作为吸收层的光电半导体材料。??＜＿＿＿｜?ｅ－?—ｉＴ?电?Ｈ??ｍ＾ｍｉ￥??識齋Ｈ?２ｄ，?、?ｒ?ｔ???＜?．．－Ｘ?．Ｖ，．．???Ｎ．．?＾?￣?

图１＿５主要太阳能电池材料占全球太阳能模块生产市场比重［１２］??目前研宄最多的硫族光电化合物有ｎ－ＶＩ族化合物（ＣｄＴｅ、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ族化合物（ＧｅＳ／Ｓｅ?和?ＰｂＳ／Ｓｅ?等）、Ｉ－ＩＨ－ＶＩ２?族化合物如?ＣｕＩｎＳ２／Ｇａｉ＿ｘＳ２（ＣＩＧＳ）以及?Ｉ２－ｎ－ＩＶ－ＶＩ４?族化合物如?Ｃｕ２ＺｎＳｎＳ２（ＣＺＴＳ）等。，已发现的光电性能优异的硫族化合物大都局限于黄铜矿及其衍化合物中（如：ＣｄＴｅ，?ＣＩＳ，?ＣＩＧＳ和ＣＺＴＳ等），且考虑到铟、缺性，以及碲、镉等元素的毒性，目前的许多硫族化合物并非硅２０１０年单层二硫化钼晶体管问世以来，二维层状硫族化合物因，特别的电子结构，以及在超导、机械、催化和光电等方面展现起了科研工作者极大的研究兴趣。与三维体相硫族化合物相比，族化合物由于其独特的二维层状结构，具有更高的载流子迁移率，，且易于通过层间插层和元素取代掺杂等手段对化合物的电子和，、、、［１３］。正

【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能电池研究进展[J]. 张秀清,李艳红,张超.  中国材料进展. 2014(07)
[2]无机层状化合物及其应用述评[J]. 张莉莉,陆路德.  化工新型材料. 2004(03)

博士论文
[1]二维过渡金属硫族化合物纳米结构的制备与性能研究[D]. 刘韵丹.湘潭大学 2016
[2]多元金属硫化物的温和水热/溶剂热合成与性质[D]. 张驰.大连理工大学 2014
[3]铋系层状化合物的结构设计、功能化组装及其光催化性质研究[D]. 程合锋.山东大学 2012

硕士论文
[1]掺杂、插层硫族化合物的制备及其物性研究[D]. 周璇.东南大学 2015
[2]铜基硫硒化物薄膜太阳能电池吸收层材料的制备[D]. 白玉玲.电子科技大学 2015
[3]基于溶液法的无机/有机光伏材料及其器件研究[D]. 范勇.南京邮电大学 2015



本文编号：3016891