铜基硫属化合物太阳电池材料优化研究

发布时间：2021-02-04 09:34

　　基于铜基硫属化合物半导体的第三代薄膜太阳电池由于其光电转化效率高、吸收系数高、光谱响应好、抗辐照能力强、功率密度高等优势,过去30年中吸引了来自学术界和产业界的广泛关注。然而,与传统硅基光伏技术相比,目前第三代薄膜光伏技术的成本仍然较高。降低成本已成为第三代薄膜光伏技术发展的一项核心需求。基于铜基硫属化合物半导体纳米颗粒前驱体的吸收层非真空制造工艺（以下简称非真空工艺）被认为是降低第三代薄膜光伏技术成本的一条有效路径。非真空制造工艺包括3个主要环节:1)纳米颗粒的合成;2)基于纳米颗粒分散系或“墨水”的成膜工艺;3)以促进晶粒生长为目的的薄膜热处理。得益于印制电子、高精度涂布技术的发展,基于纳米颗粒分散系或“墨水”的成膜工艺相对成熟。非真空工艺的技术挑战主要为:1)铜基硫属化合物半导体纳米颗粒的制备方法工艺成本高、产物物相可控性差、反应时间长;2)基于化合物半导体纳米颗粒制备的吸收层薄膜,即使经过550℃左右的高温热处理,其晶粒尺寸仍然较小,导致吸收层薄膜内晶界众多,载流子复合中心密度极高,无法满足高性能光伏器件的需求。针对上述挑战,本文从机理研究入手,发展了一系列创新的技术策略。简而... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：104 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作的背景与意义
    1.2 国内外研究历史与现状
    1.3 本文的主要贡献与创新
    1.4 本论文的结构安排
第二章 实验方法
    2.1 主要试剂、仪器与设备
    2.2 铜基硫属化合物半导体纳米颗粒合成与薄膜制备
        2.2.1 溶剂热法合成铜基硫属化合物半导体纳米颗粒
xGa_1-x)Se₂@Cu₃SbSe₃核壳结构纳米颗粒">        2.2.2 热注入法合成Cu(In_xGa_1-x)Se₂@Cu₃SbSe₃核壳结构纳米颗粒
        2.2.3 基于纳米颗粒与超声雾化喷涂的薄膜制备
        2.2.4 吸收层薄膜的热处理
    2.3 铜铟镓硒/硫化锑组合材料样品库的制备
    2.4 表征方法
        2.4.1 X射线衍射
        2.4.2 扫描电子显微镜/能谱分析
        2.4.3 透射电子显微镜
        2.4.4 差示扫描量热法
        2.4.5 紫外-可见-红外分光光度计
        2.4.6 霍尔效应测试仪
        2.4.7 激光拉曼光谱仪
第三章 面向物相可控和合成速率的铜基硫属化合物纳米颗粒合成方法学优化
    3.1 引言
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 基于反应溶剂环境调控的相选择合成
        3.2.2 基于痕量元素掺杂的相选择合成
4活化的动力学增强合成">        3.2.3 基于NaBH₄活化的动力学增强合成
    3.3 本章小结
第四章 微量锑对对铜铟镓硒的合成与结晶过程的影响及其机理
    4.1 引言
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 微量锑元素对铜铟镓硒反应动力学的影响
        4.2.2 基于锑掺杂的动力学增强机理
        4.2.3 针对锑掺杂比例的结晶动力学高通量优化研究
    4.3 本章小结
第五章 铜铟镓硒@铜锑硒核壳纳米颗粒的设计与制备
    5.1 引言
    5.2 结果与讨论
0.7Ga_0.3Se₂@Cu₃SbSe₃核壳结构纳米颗粒的制备与表征">        5.2.1 CuIn_0.7Ga_0.3Se₂@Cu₃SbSe₃核壳结构纳米颗粒的制备与表征
        5.2.2 基于超声雾化喷涂工艺的吸收层薄膜制备
        5.2.3 铜铟镓硒@铜锑硒核壳纳米颗粒薄膜热处理
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果



本文编号：3018102