CZTSSe吸收层薄膜的磁控溅射法制备及硒化优化

发布时间：2024-10-05 10:08

　　众多薄膜太阳能电池中,Ga As和Cu（In,Ga）Se₂（CIGS）已实现商业化,其光电转换效率分别高达29.1%和23.35%。但Ga和In的稀缺以及As化合物的毒性限制了两者大规模的生产和应用。因此,寻找清洁无污染、光电效率高的半导体材料迫在眉睫。Cu₂Zn Sn（S,Se）₄（CZTSSe）的晶体结构与CIGS相似,是直接带隙半导体材料,其组成元素无毒且储量丰富、光吸收系数高达10～4 cm^-1、禁带宽度在1.0～1.5 e V内连续可调、理论转换效率高,这些特点使其成为极具发展潜力的吸收层材料之一。目前,CZTSSe薄膜太阳能电池的实验室最高光电效率仅有12.62%,与其理论转换效率（32.2%）存在较大差距,制约器件效率提升的主要原因在于CZTSSe电池器件中存在严重的开路电压损耗。CZTSSe吸收层是电池器件的核心组成部分,其薄膜的质量、成分和内部缺陷等都影响器件的开路电压,最终影响电池的光电转换效率。CZTSSe材料的元素种类繁多且其相稳定区域较窄,因此在薄膜制备过程中极易产生次生相和...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 太阳能电池的研究背景及简述
        1.1.1 太阳能电池的研究背景
        1.1.2 太阳能电池的基本工作原理
        1.1.3 太阳能电池的分类
    1.2 CZTSSe薄膜太阳能电池
        1.2.1 CZTSSe薄膜太阳能电池的形成
        1.2.2 CZTSSe薄膜太阳能电池的结构
        1.2.3 CZTSSe薄膜太阳能电池的发展及现状
    1.3 磁控溅射法制备CZTSSe薄膜太阳能电池
        1.3.1 磁控溅射法的基本工作原理
        1.3.2 磁控溅射法制备CZTSSe薄膜太阳能电池的研究现状
    1.4 CZTSSe薄膜太阳能电池的吸收层硒化方式
        1.4.1 CZTSSe吸收层的成相和缺陷
        1.4.2 CZTSSe吸收层硒化方式的研究现状
    1.5 目前存在的主要问题及研究思路
    1.6 论文的研究内容及意义
第二章 基于四元单靶磁控溅射的CZTSSe薄膜太阳能电池
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂和仪器
        2.2.2 实验过程
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 CZTS预制层的基本形貌与结构
        2.3.2 无硒/有硒氛围对吸收层薄膜性能的影响
        2.3.3 不同溅射功率对CZTSSe薄膜性能的影响
        2.3.4 不同硒用量对CZTSSe薄膜性能的影响
    2.4 本章小结
第三章 原位供硒后硒化法对CZTSSe薄膜的影响
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂和仪器
        3.2.2 实验过程
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 堆叠的前驱体层和吸收层形貌的研究
        3.3.2 不同厚度的Se对 CZTSSe薄膜性能的影响
        3.3.3 不同退火温度对CZTSSe薄膜性能的影响
    3.4 本章小结
第四章 高温裂解硒对CZTSSe薄膜太阳能电池性能的影响
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验仪器及试剂
        4.2.2 实验过程
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 硒源的裂解温度对CZTSSe薄膜性能的影响
        4.3.2 硒源加热速率对CZTSSe薄膜性能的影响
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 存在的问题与展望
参考文献
硕士期间发表的论文与工作
致谢



本文编号：4007840