铜铟镓硒铜锑硒复合纳米颗粒的制备与成膜特性研究

发布时间：2017-09-16 07:36

  本文关键词：铜铟镓硒铜锑硒复合纳米颗粒的制备与成膜特性研究

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【摘要】：目前,用真空法制备的铜铟镓硒太阳能电池的光电转换效率领先非真空法;但是真空法设备昂贵,操作复杂,大批量生产成本高。因此,探索低成本、高效率的太阳电池非真空制备工艺对铜铟镓硒光伏技术的产业应用具有重大意义。合成优质的铜铟镓硒纳米颗粒是提高非真空法制备的铜铟镓硒太阳电池光电转化效率的关键。本论文意在探索通过在铜铟镓硒纳米颗粒中复合低熔点组分,从而提高铜铟镓硒材料在成膜热处理工艺阶段传质能力的方法体系。目前已有在铜铟镓硒材料中掺杂微量锑元素的报道,证实了在铜铟镓硒合成过程中掺杂少量的锑元素,能够促进铜铟镓硒材料的生长,但未能在机理上作出解释。在本论文工作中,我们设计合成了一种铜铟镓硒与铜锑硒的复合纳米颗粒,通过研究上述复合纳米颗粒的成膜特性,判定关键流动相,阐述传质增强机理,以期指导未来先进非真空铜铟镓硒薄膜制备工艺的设计与发展。具体地,本论文采用“热注入法”分别制备了铜铟镓硒(CuIn_(0.7)Ga_(0.3)Se_2,以下简称CIGS)纳米颗粒、铜锑硒(Cu_3SbSe_3,以下简称CAS)纳米颗粒以及二者复合的纳米颗粒,即铜锑硒包覆的铜铟镓硒(Cu In_(0.7)Ga_(0.3)Se_2@Cu_3SbSe_3,以下简称CIGS@CAS)纳米颗粒。通过X射线衍射仪(XRD)对三种纳米颗粒进行了测试,表明所制备的纳米颗粒分别为CIGS、CAS和CIGS@CAS;SEM微观微观形貌测试,表明我们合成了粒径在几十纳米,尺度均一的纳米颗粒。使用与SEM配套的X射线光谱仪(EDS)的分析所制备纳米颗粒的成分。对于采用热注入法制备的CIGS纳米颗粒和CIGS@CAS纳米颗粒分散在合适的溶剂中制备纳米墨水,利用超声雾化喷涂的方法分别制备了CIGS和CIGS@CAS薄膜,退火并硒化得到两种薄膜。通过扫描电子显微镜(SEM)对超声喷涂制备的两种薄膜进行表征,观察两种薄膜的形貌差异,验证关于CAS低温流动相增强铜铟镓硒材料传质过程的假设。
【关键词】：铜铟镓硒 热注入法 复合纳米颗粒 传质机理
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 铜铟镓硒太阳能电池研究的背景与意义10-11
• 1.2 铜铟镓硒太阳能电池的原理11-12
• 1.3 铜铟镓硒太阳能电池研究现状及存在问题12-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-16
• 1.5 本文研究的意义及论文结构16-18
• 第二章 热注入法制备复合纳米颗粒18-36
• 2.1 引言18-21
• 2.2 实验原理21-22
• 2.3 实验部分22-33
• 2.3.1 实验设备22-23
• 2.3.2 实验原料23-24
• 2.3.3 样品制备24-26
• 2.3.4 样品表征26-33
• 2.4 机理讨论33-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 超声雾化喷涂法制备铜铟镓硒薄膜及其硒化36-47
• 3.1 引言36
• 3.2 实验原理36-39
• 3.3 实验部分39-46
• 3.3.1 实验设备介绍39-40
• 3.3.2 实验流程40-41
• 3.3.3 薄膜的制备及硒化41-43
• 3.3.4 样品的表征43-46
• 3.4 结果与讨论46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 锑掺杂对铜铟镓硒薄膜结构的影响47-52
• 4.1 引言47-49
• 4.2 锑掺杂对铜铟镓硒薄膜结构影响的分析49-50
• 4.3 小结50-52
• 第五章 结论52-53
• 5.1 本论文特色创新点52
• 5.2 结论52-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57
• 攻读硕士学位期间取得的成果57-58

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本文编号：861736