锑基硫族化合物薄膜太阳电池器件研究
发布时间：2023-12-24 17:23
发展可再生能源技术是解决当今世界能源和环境问题的一个重要途径。太阳能因为分布广泛,无污染,取之不尽用之不竭等优势,被认为是最具潜力的一种可再生能源。薄膜太阳电池可将太阳能直接转化为电能,是太阳能利用率最高的器件。目前发展比较成熟的薄膜太阳电池吸光材料包括硅、CdTe和Cu(In,Ga)Se2等,虽然都已经取得了非常优异的光伏性能,但是仍然有一些难以克服的缺点,例如制备过程能耗高、含有高毒性或稀有元素等。因此研究人员一直在积极寻找新型半导体吸光材料以满足加工温度低、组成元素毒性低、丰度高、器件效率高等要求。锑基硫族化合物比较符合上述要求,近年来发展迅速。本文主要研究了 Sb2S3和CuSbS2这两种锑基硫族化合物的制备及其在电池器件上的应用。敏化结构是Sb2S3在太阳电池中应用的常用结构,介孔TiO2薄膜的高表面积一方面有利于实现Sb2S3的高沉积量以充分吸收入射光,另一方面产生大量的界面,带来严重的界面电荷复合,对器件的开路电压不利。...
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 太阳能与太阳电池
1.2 锑基硫族化合物材料与性质
1.2.1 Sb2S3、Sb2(SxSe1-x)3和Sb2Se3
1.2.2 Cu-Sb-S三元硫化物
1.2.3 其他
1.3 薄膜沉积技术
1.3.1 薄膜的物理沉积技术
1.3.2 薄膜的化学沉积技术
1.4 锑基硫族化合物敏化太阳电池
1.4.1 电池结构
1.4.2 电池的动力学过程
1.5 锑基硫族化合物平面异质结太阳电池
1.5.1 Sb2S3
1.5.2 Sb2Se3
1.5.3 Sb2(SxSe1-x)3
1.5.4 Cu-Sb-S三元硫化物
1.6 太阳电池的光伏性能测试与基本参数
1.6.1 光电转化效率
1.6.2 入射单色光转化效率
1.7 本文的主要研究内容
第2章 Sb2S3敏化太阳电池界面复合的抑制
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 材料
2.2.2 器件的制备
2.2.3 材料与器件的表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 介孔薄膜的HRTEM图像
2.3.2 介孔薄膜的XPS谱
2.3.3 介孔薄膜的形貌
2.3.4 Sb2S3介孔薄膜的吸收光谱
2.3.5 Sb2S3敏化电池的光伏性能
2.3.6 Sb2S3敏化电池的电化学阻抗谱
2.3.7 Sb2S3敏化电池的开路电压衰减谱
2.4 本章小结
第3章 阳离子交换法制备Sb2S3敏化太阳电池
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料
3.2.2 器件的制备
3.2.3 材料与器件的表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 Sb2S3薄膜的制备
3.3.2 ZnS薄膜的形貌和性质
3.3.3 Sb2S3薄膜的形貌和性质
3.3.4 Sb2S3敏化太阳电池的光伏性能
3.4 本章小结
第4章 溶液法制备CuSbS2多晶薄膜及其在太阳电池中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料
4.2.2 金属有机分子前驱液的制备
4.2.3 器件的制备
4.2.4 材料与器件的表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 金属有机分子前驱体的制备
4.3.2 金属有机分子前驱体的热解过程
4.3.3 CuSbS2薄膜的结晶性
4.3.4 CuSbS2薄膜的形貌
4.3.5 CuSbS2薄膜的表面化学态
4.3.6 CuSbS2薄膜的吸收光谱
4.3.7 Cu12Sb4S13和Cu3SbS4薄膜的制备与性质
4.3.8 CuSbS2平面异质结电池的光伏性能
4.4 本章小结
第5章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3874971
【文章页数】：111 页
【学位级别】：博士
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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 太阳能与太阳电池
1.2 锑基硫族化合物材料与性质
1.2.1 Sb2S3、Sb2(SxSe1-x)3和Sb2Se3
1.2.3 其他
1.3 薄膜沉积技术
1.3.1 薄膜的物理沉积技术
1.3.2 薄膜的化学沉积技术
1.4 锑基硫族化合物敏化太阳电池
1.4.1 电池结构
1.4.2 电池的动力学过程
1.5 锑基硫族化合物平面异质结太阳电池
1.5.1 Sb2S3
1.6 太阳电池的光伏性能测试与基本参数
1.6.1 光电转化效率
1.6.2 入射单色光转化效率
1.7 本文的主要研究内容
第2章 Sb2S3敏化太阳电池界面复合的抑制
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 材料
2.2.2 器件的制备
2.2.3 材料与器件的表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 介孔薄膜的HRTEM图像
2.3.2 介孔薄膜的XPS谱
2.3.3 介孔薄膜的形貌
2.3.4 Sb2S3介孔薄膜的吸收光谱
2.3.5 Sb2S3敏化电池的光伏性能
2.3.6 Sb2S3敏化电池的电化学阻抗谱
2.3.7 Sb2S3敏化电池的开路电压衰减谱
2.4 本章小结
第3章 阳离子交换法制备Sb2S3敏化太阳电池
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 材料
3.2.2 器件的制备
3.2.3 材料与器件的表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 Sb2S3薄膜的制备
3.3.2 ZnS薄膜的形貌和性质
3.3.3 Sb2S3薄膜的形貌和性质
3.3.4 Sb2S3敏化太阳电池的光伏性能
3.4 本章小结
第4章 溶液法制备CuSbS2多晶薄膜及其在太阳电池中的应用
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 材料
4.2.2 金属有机分子前驱液的制备
4.2.3 器件的制备
4.2.4 材料与器件的表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 金属有机分子前驱体的制备
4.3.2 金属有机分子前驱体的热解过程
4.3.3 CuSbS2薄膜的结晶性
4.3.4 CuSbS2薄膜的形貌
4.3.5 CuSbS2薄膜的表面化学态
4.3.6 CuSbS2薄膜的吸收光谱
4.3.7 Cu12Sb4S13和Cu3SbS4薄膜的制备与性质
4.3.8 CuSbS2平面异质结电池的光伏性能
4.4 本章小结
第5章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
本文编号：3874971
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