硒化锑纳米异质结构的制备与光电性能研究
发布时间：2022-10-05 17:45
能源危机和环境污染问题日益严重,全球对光伏发电的需求越来越迫切。其中硅晶电池占市场额度的90%以上。但因为制作成本、能耗等因素,硅系太阳能电池尚未完全满足光伏发电的发展需求。因此,低成本、高效率的新型太阳能电池开发是光伏技术研究方向。具有体异质结构网络的纳米结构太阳能电池光生载流子达到结区的最大距离取决于材料的尺寸。纳米结构太阳能电池吸收层一般为几十到几百纳米的薄层,大大降低了对材料扩散长度的要求,使得一些廉价但电学性能较差的吸光材料得以应用。Sb2Se3具有合适的禁带宽度与极高的可见-近红外吸收系数,有作为太阳能电池吸收层的潜能,但离子迁移率较低一直制约其发展。本文以Sb2Se3作为光吸收晶相,以具有较高电导率的Cu2GeSe3作为载流子传输晶相,形成纳米尺度下穿插的空间异质结构,提高Sb2Se3薄膜的的光生载流子分离与迁移能力,降低电子-空穴对的复合概率,进而在此基础上设计合理的器件结构,得到全新太阳能电池类...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 太阳能电池的研究现状
1.1.1 薄膜太阳能电池的特点及分类
1.1.2 常见无机化合物薄膜太阳能电池
1.2 纳米结构在太阳能电池中的应用
1.2.1 平面异质结构太阳能电池
1.2.2 纳米结构太阳能电池
1.3 硒化锑材料
1.3.1 硒化锑材料
1.3.2 硒化锑太阳能电池的研究现状
1.4 铜锗硒热电材料
1.5 玻璃陶瓷中的Sb_2Se_3/Cu_2GeSe_3异质结构
1.6 本论文的选题依据、研究内容及创新点
1.6.1 本论文的选题依据
1.6.2 本文的研究内容
1.6.3 本文的创新点
第2章 实验用品与测试方法
2.1 实验原料及仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.2 Sb-Ge-Se-CuI非晶态薄膜的制备
2.2.1 射频磁控溅射法
2.2.2 脉冲激光沉积法
2.3 材料性能表征
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 场发射扫描电子显微镜
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 EDS能谱分析
2.3.5 台阶仪
2.3.6 差式扫描量热仪
2.3.7 紫外-可见分光光度计
2.4 光电性能表征
2.4.1 三电极法光电流响应测试
2.4.2 四探针测试
2.4.3 太阳能电池器件标准太阳模拟测试
第3章 GeSe_2-Sb_2Se_3-CuI硫系玻璃陶瓷的析晶动力学分析
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 不同GeSe_2/Sb_2Se_3比例的GeSe_2-Sb_2Se_3-CuI硫系玻璃的热处理
3.2.2 活化能E和动力学因子n的计算
3.2.3 GeSe_2-Sb_2Se_3-CuI硫系玻璃样品的材料表征及性能测试
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 材料的表征
3.3.2 活化能与动力学因子的计算
3.3.3 不同GeSe_2/Sb_2Se_3比例基质玻璃的析晶动力学参数
3.4 本章小结
第4章 脉冲激光沉积和射频磁控溅射沉积工艺对高导硒化锑薄膜的性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 射频磁控溅射法制备40GeSe_2-40Sb_2Se_3-20CuI薄膜
4.2.2 脉冲激光沉积法制备40GeSe_2-40Sb_2Se_3-20CuI薄膜
4.2.3 玻璃陶瓷薄膜的结构和性能表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 射频磁控溅射薄膜厚度工艺的探索
4.3.2 射频磁控溅射薄膜的材料表征
4.3.3 射频磁控溅射薄膜的光电性能测试
4.3.4 PLD的沉积速率测试
4.3.5 PLD工艺制备薄膜的材料性能分析
4.3.6 PLD薄膜材料的光电性能表征
4.4 本章小结
第5章 GeSe_2-Sb_2Se_3-CuI硫系玻璃太阳能电池的制备
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 FTO/TiO2/Sb_2Se_3-Cu_2GeSe_3/Spiro-OMeTAD/Ag纳米结构太阳能电池的制备
5.2.2 太阳能电池效率测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 TiO_2致密层的表征
5.3.2 Sb_2Se_3/Cu_2GeSe_3纳米结构异质结电池的电池性能表征
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏发电现状与发展综述[J]. 沈浩. 机电信息. 2016(30)
[2]新型硒化锑材料及其光伏器件研究进展[J]. 薛丁江,石杭杰,唐江. 物理学报. 2015(03)
[3]晶硅太阳能电池发展状况及趋势[J]. 周涛,陆晓东,张明,李媛,刘爱民,伦淑娴. 激光与光电子学进展. 2013(03)
本文编号：3686224
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 太阳能电池的研究现状
1.1.1 薄膜太阳能电池的特点及分类
1.1.2 常见无机化合物薄膜太阳能电池
1.2 纳米结构在太阳能电池中的应用
1.2.1 平面异质结构太阳能电池
1.2.2 纳米结构太阳能电池
1.3 硒化锑材料
1.3.1 硒化锑材料
1.3.2 硒化锑太阳能电池的研究现状
1.4 铜锗硒热电材料
1.5 玻璃陶瓷中的Sb_2Se_3/Cu_2GeSe_3异质结构
1.6 本论文的选题依据、研究内容及创新点
1.6.1 本论文的选题依据
1.6.2 本文的研究内容
1.6.3 本文的创新点
第2章 实验用品与测试方法
2.1 实验原料及仪器
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器
2.2 Sb-Ge-Se-CuI非晶态薄膜的制备
2.2.1 射频磁控溅射法
2.2.2 脉冲激光沉积法
2.3 材料性能表征
2.3.1 X射线衍射分析
2.3.2 场发射扫描电子显微镜
2.3.3 透射电子显微镜
2.3.4 EDS能谱分析
2.3.5 台阶仪
2.3.6 差式扫描量热仪
2.3.7 紫外-可见分光光度计
2.4 光电性能表征
2.4.1 三电极法光电流响应测试
2.4.2 四探针测试
2.4.3 太阳能电池器件标准太阳模拟测试
第3章 GeSe_2-Sb_2Se_3-CuI硫系玻璃陶瓷的析晶动力学分析
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 不同GeSe_2/Sb_2Se_3比例的GeSe_2-Sb_2Se_3-CuI硫系玻璃的热处理
3.2.2 活化能E和动力学因子n的计算
3.2.3 GeSe_2-Sb_2Se_3-CuI硫系玻璃样品的材料表征及性能测试
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 材料的表征
3.3.2 活化能与动力学因子的计算
3.3.3 不同GeSe_2/Sb_2Se_3比例基质玻璃的析晶动力学参数
3.4 本章小结
第4章 脉冲激光沉积和射频磁控溅射沉积工艺对高导硒化锑薄膜的性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 射频磁控溅射法制备40GeSe_2-40Sb_2Se_3-20CuI薄膜
4.2.2 脉冲激光沉积法制备40GeSe_2-40Sb_2Se_3-20CuI薄膜
4.2.3 玻璃陶瓷薄膜的结构和性能表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 射频磁控溅射薄膜厚度工艺的探索
4.3.2 射频磁控溅射薄膜的材料表征
4.3.3 射频磁控溅射薄膜的光电性能测试
4.3.4 PLD的沉积速率测试
4.3.5 PLD工艺制备薄膜的材料性能分析
4.3.6 PLD薄膜材料的光电性能表征
4.4 本章小结
第5章 GeSe_2-Sb_2Se_3-CuI硫系玻璃太阳能电池的制备
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 FTO/TiO2/Sb_2Se_3-Cu_2GeSe_3/Spiro-OMeTAD/Ag纳米结构太阳能电池的制备
5.2.2 太阳能电池效率测试
5.3 结果与讨论
5.3.1 TiO_2致密层的表征
5.3.2 Sb_2Se_3/Cu_2GeSe_3纳米结构异质结电池的电池性能表征
5.4 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]光伏发电现状与发展综述[J]. 沈浩. 机电信息. 2016(30)
[2]新型硒化锑材料及其光伏器件研究进展[J]. 薛丁江,石杭杰,唐江. 物理学报. 2015(03)
[3]晶硅太阳能电池发展状况及趋势[J]. 周涛,陆晓东,张明,李媛,刘爱民,伦淑娴. 激光与光电子学进展. 2013(03)
本文编号：3686224
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