p-Cu 2 O/n-ZnO异质结太阳能电池的制备及其性能研究

发布时间：2023-06-01 01:40

　　利用低成本的氧化物异质结器件吸收太阳能的难点在于吸收效率的提高,究其原因是薄膜结晶质量的好坏和过渡层质量的优劣。p-Cu₂O/n-Zn O异质结构太阳能电池的理论效率可达20%,是极具发展潜力的太阳能电池,但目前已发表的研究的最高效率为2%,所以还有很大的提升空间。本文利用射频磁控溅射手段在FTO衬底上沉积了FTO/ZnO/Cu₂O及FTO/Cu₂O/ZnO两种异质结并沉积电极制成器件。利用XRD、SEM、AFM、EDS等分析手段,探究了磁控溅射工艺参数对薄膜成分、结构及表面粗糙度的影响。在不同磁控溅射参数下制备了一系列异质结器件,利用紫外可见分光光度计、电化学工作站等设备分析不同溅射工艺参数下制备的系列异质结器件光电性能。本文主要研究内容和实验结果如下:(1)鉴于底层薄膜的结晶质量对异质结薄膜质量和器件性能有直接的影响,在溅射生长FTO/ZnO/Cu₂O异质结薄膜中,先后优化ZnO薄膜和Cu₂O薄膜的生长工艺参数。利用XRD测试分析了不同溅射功率、工作气压及氧氩比下制备的Zn...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 太阳能电池简介
        1.1.1 太阳能现状
        1.1.2 太阳能电池的分类
        1.1.3 太阳能电池的主要参数
    1.2 ZnO和Cu₂O的物理性质
        1.2.1 ZnO的简介
        1.2.2 Cu₂O的简介
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 太阳能电池的国内研究现状
        1.3.2 太阳能电池的国外研究现状
    1.4 本论文的主要研究内容
第2章 实验样品制备技术及表征方法
    2.1 制备方法
        2.1.1 磁控溅射
        2.1.2 实验器材和仪器
    2.2 薄膜测试方法
        2.2.1X射线衍射测试
        2.2.2 扫描电子显微镜观测
        2.2.3 原子力显微扫描电镜观测
        2.2.4 紫外可见分光光度计测试
    2.3 器件测试方法
        2.3.1 霍尔效应测试
        2.3.2 I-V测试
第3章 FTO/ZnO/Cu₂O异质结溅射生长工艺研究
    3.1 FTO/ZnO/Cu₂O异质结太阳能电池的基本结构
    3.2 FTO上生长ZnO薄膜溅射工艺参数的优化
        3.2.1 不同工艺参数对ZnO薄膜结晶质量的影响
        3.2.2 不同工艺参数制备的ZnO薄膜对异质结光电特性的影响
    3.3 FTO/ZnO上生长Cu₂O薄膜溅射工艺参数的优化
        3.3.1 薄膜的沉积
        3.3.2 不同工艺参数对Cu₂O薄膜结晶质量的影响
        3.3.3 不同工艺参数制备的Cu₂O薄膜对异质结光学特性的影响
        3.3.4 不同工艺参数制备的Cu₂O薄膜对异质结光电特性的影响
    3.4 本章小结
第4章 FTO/ Cu₂O/ZnO异质结溅射生长工艺研究
    4.1 FTO/Cu₂O/ZnO异质结太阳能电池的基本结构
    4.2 FTO上生长Cu₂O薄膜溅射工艺参数的优化
        4.2.1 不同工艺参数对Cu₂O薄膜结晶质量的影响
        4.2.2 不同工艺参数下制备的Cu₂O对异质结光学特性的影响
        4.2.3 不同工艺参数下制备的Cu₂O对异质结光电特性的影响
    4.3 FTO/Cu₂O上生长ZnO薄膜溅射工艺参数的优化
        4.3.1 不同工艺参数对ZnO薄膜结晶质量的影响
        4.3.2 不同工艺参数制备的ZnO薄膜对异质结光电特性的影响
    4.4 本章小结
第5章 优化生长的FTO/Cu₂O/ZnO异质结太阳能电池的光电性能研究
    5.1 Cu₂O沉积过程中氧气流量的优化
    5.2 Cu₂O沉积过程中衬底温度的优化
    5.3 太阳能电池的光电性能研究
        5.3.1 器件的电学特性
        5.3.2 器件的光电特性
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3826405