CdS/CdTe薄膜太阳能电池相关材料及性能研究
发布时间：2021-11-09 11:42
CdS/CdTe薄膜太阳能电池是一种新型的薄膜电池，在光伏产业具有广泛的开发前景。CdS的化学性能比较稳定，是一种属于Ⅱ-Ⅵ族的化合物，半导体材料的禁带宽度为2.42eV，能透过绝大多数的太阳光，在CdS/CdTe太阳能电池的运用中是一种很好的n型光电导窗口材料。CdTe是一种直接带隙的半导体材料，其禁带宽度为1.46eV，是一种良好的光伏材料，能够与CdS形成良好的异质结。因此，CdS薄膜和CdTe薄膜的质量会直接影响到电池的最终的性能和寿命。本文主要有三个方面的工作：1、主要研究了运用化学水浴沉积法制备CdS的基本原理，并通过实验条件的改变，如沉积温度、沉积时间、反应溶液的pH值、退火条件等对薄膜质量的影响，分别用X射线衍射仪、扫描电镜和紫外可见吸收光谱等测试，从结构、形貌、光学特性等方面对其进行分析，通过讨论得出最佳优化条件。结论如下：（1）当沉积时间为60min时，沉积出的CdS薄膜均匀致密并且厚度基本稳定。（2）当沉积温度为80℃时非常有利于CdS六方晶面的生长，形成比较完整致密的薄膜，随着沉积温度的升高，光吸收边发生了红移，CdS的禁带宽度变窄。（3）随着溶液的pH值的升高...
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【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
1.2 太阳能电池的基本原理
1.3 太阳能电池的分类
1.3.1 块状太阳能电池
1.3.2 薄膜太阳能电池
1.4 硫化镉(CdS)和碲化镉(CdTe)的结构性质
1.5 本论文的主要工作
第二章 CdS 薄膜的制备和表征方法
2.1 薄膜的制备方法
2.2 CdS 薄膜的制备
2.2.1 化学水浴法制备硫化镉薄膜的反应机理
2.2.2 实验仪器
2.2.3 实验所需药品
2.2.4 实验过程
2.3 薄膜的表征形式
2.3.1 X 射线衍射（XRD）
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.3 原子力显微镜（AFM）
2.3.4 紫外可见分光光度计(UV)
2.3.5 台阶仪
2.3.6 电化学工作站和氙灯
2.4 本章小结
第三章 CdS 薄膜在不同工艺条件下的制备与表征
3.1 沉积时间对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.1.1 不同沉积时间下 CdS 薄膜的 XRD
3.1.2 不同沉积时间下 CdS 薄膜的 SEM
3.1.3 不同沉积时间下 CdS 薄膜的光学特性
3.1.4 不同沉积时间下制备的 CdS 薄膜的 hv-(ahv)~2的关系曲线
3.1.5 不同沉积时间下 CdS 薄膜的厚度分析
3.2 沉积温度对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.2.1 不同沉积温度下 CdS 薄膜的 XRD
3.2.2 不同沉积温度下 CdS 薄膜的 SEM
3.2.3 不同沉积温度下 CdS 薄膜的光学特性
3.2.4 不同沉积温度下 CdS 薄膜的厚度
3.3 反应溶液 pH 值对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.3.1 不同溶液 pH 值下制备 CdS 薄膜的 XRD
3.3.2 不同溶液 pH 值下制备 CdS 薄膜的 SEM
3.3.3 不同溶液 pH 值下制备 CdS 薄膜的光学特性
3.4 CdCl_2预处理对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.4.1 CdCl_2预处理方法对 CdS 薄膜影响的 XRD
3.4.2 CdCl_2预处理方法对 CdS 薄膜影响的 SEM
3.4.3 CdCl_2预处理方法对 CdS 薄膜的光学特性影响
3.5 不同退火温度对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.5.1 不同退火温度处理的 CdS 薄膜的 XRD
3.5.2 不同退火温度处理的 CdS 薄膜的 SEM
3.5.3 不同退火温度处理的 CdS 薄膜的光学特性
3.6 CdS 薄膜的霍尔系数测量
3.7 本章小结
第四章 不同工艺条件下 CdTe 薄膜的制备与表征
4.1 CdTe 薄膜的制备
4.2 沉积电位与 CdTe 薄膜的关系
4.2.1 不同沉积电位下 CdTe 薄膜的 XRD
4.2.2 不同沉积电位下 CdTe 薄膜的 AFM
4.2.3 不同沉积电位下 CdTe 薄膜的光学性质
4.3 CdCl_2热处理对 CdTe 薄膜的影响
4.3.1 不同热处理的 CdTe 薄膜的 XRD
4.3.2 不同热处理的 CdTe 薄膜的 AFM
4.3.3 不同热处理条件下 CdTe 薄膜的导电类
4.4 CdTe 薄膜的电学性质
4.5 本章小结
第五章 CdS/CdTe 太阳能电池的制备及电池性能测试
5.1 新型 CdS/CdTe 太阳能电池的结构
5.2 CdS/CdTe 太阳能电池的电池性能测试
5.2.1 两种结构的 CdS/CdTe 太阳电池的性能比较
5.2.2 不同条件制备的 CdS 和 CdTe 复合的电池的性能比较
第六章 总结
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]水浴温度对化学浴沉积CdS薄膜性能的影响[J]. 段宇波,张弓,庄大明. 中国表面工程. 2010(05)
[2]化学水浴沉积时间对CdS薄膜性质的影响[J]. 刘琪,冒国兵,敖建平. 功能材料. 2007(06)
[3]化学沉积法中立方相和六方相CdS薄膜的制备及其特性[J]. 李华维,羊亿,黄岳文,刘敏,罗友良. 太阳能学报. 2007(05)
[4]CdS薄膜的化学沉积法制备及其特性的研究[J]. 孙学柏,张希清,杜鹏,常笑薇,王俊玲,黄世华. 光谱学与光谱分析. 2007(01)
[5]国家体育场太阳能光伏发电技术应用的研究[J]. 李炳华,王玉卿,王振声,李战赠,马名东,王烈. 建筑电气. 2006(04)
[6]CIGS电池缓冲层CdS的制备工艺及物理性能[J]. 敖建平,孙云,刘琪,何青,孙国忠,刘芳芳,李凤岩. 太阳能学报. 2006(07)
[7]用水热、溶剂热方法制备纳米CdS粒子及其光催化性能[J]. 杜娟,李越湘,彭绍琴,吕功煊,李树本. 功能材料. 2005(10)
[8]化学水浴沉积CdS薄膜晶相结构及性质[J]. 敖建平,何青,孙国忠,刘芳芳,黄磊,李薇,李凤岩,孙云,薛玉明. 半导体学报. 2005(07)
[9]CdS薄膜的结构特性及其对Cu（In,Ga）Se2（CIGS）薄膜太阳电池的影响（英文）[J]. 薛玉明,孙云,何青,刘芳芳,李长键,汲明亮. 半导体学报. 2005(02)
[10]VHF-PECVD低温高速生长的硅薄膜材料特性研究[J]. 张晓丹,赵颖,朱锋,侯国付,魏长春,熊文娟,孙健,任慧志,耿新华,熊绍珍. 光电子·激光. 2004(05)
硕士论文
[1]CdS纳米薄膜的制备及CdS复合薄膜在太阳能电池中的应用[D]. 欧阳珉路.华中师范大学 2009
[2]太阳能电池阵列模拟器的研究与设计[D]. 孙孝金.山东大学 2009
[3]CdS/CdTe太阳能电池中CdS薄膜的制备及其特性研究[D]. 夏兰.四川大学 2007
本文编号：3485265
【文章来源】：苏州科技大学江苏省
【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
1.2 太阳能电池的基本原理
1.3 太阳能电池的分类
1.3.1 块状太阳能电池
1.3.2 薄膜太阳能电池
1.4 硫化镉(CdS)和碲化镉(CdTe)的结构性质
1.5 本论文的主要工作
第二章 CdS 薄膜的制备和表征方法
2.1 薄膜的制备方法
2.2 CdS 薄膜的制备
2.2.1 化学水浴法制备硫化镉薄膜的反应机理
2.2.2 实验仪器
2.2.3 实验所需药品
2.2.4 实验过程
2.3 薄膜的表征形式
2.3.1 X 射线衍射（XRD）
2.3.2 扫描电子显微镜（SEM）
2.3.3 原子力显微镜（AFM）
2.3.4 紫外可见分光光度计(UV)
2.3.5 台阶仪
2.3.6 电化学工作站和氙灯
2.4 本章小结
第三章 CdS 薄膜在不同工艺条件下的制备与表征
3.1 沉积时间对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.1.1 不同沉积时间下 CdS 薄膜的 XRD
3.1.2 不同沉积时间下 CdS 薄膜的 SEM
3.1.3 不同沉积时间下 CdS 薄膜的光学特性
3.1.4 不同沉积时间下制备的 CdS 薄膜的 hv-(ahv)~2的关系曲线
3.1.5 不同沉积时间下 CdS 薄膜的厚度分析
3.2 沉积温度对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.2.1 不同沉积温度下 CdS 薄膜的 XRD
3.2.2 不同沉积温度下 CdS 薄膜的 SEM
3.2.3 不同沉积温度下 CdS 薄膜的光学特性
3.2.4 不同沉积温度下 CdS 薄膜的厚度
3.3 反应溶液 pH 值对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.3.1 不同溶液 pH 值下制备 CdS 薄膜的 XRD
3.3.2 不同溶液 pH 值下制备 CdS 薄膜的 SEM
3.3.3 不同溶液 pH 值下制备 CdS 薄膜的光学特性
3.4 CdCl_2预处理对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.4.1 CdCl_2预处理方法对 CdS 薄膜影响的 XRD
3.4.2 CdCl_2预处理方法对 CdS 薄膜影响的 SEM
3.4.3 CdCl_2预处理方法对 CdS 薄膜的光学特性影响
3.5 不同退火温度对 CdS 薄膜的结构和性能的影响
3.5.1 不同退火温度处理的 CdS 薄膜的 XRD
3.5.2 不同退火温度处理的 CdS 薄膜的 SEM
3.5.3 不同退火温度处理的 CdS 薄膜的光学特性
3.6 CdS 薄膜的霍尔系数测量
3.7 本章小结
第四章 不同工艺条件下 CdTe 薄膜的制备与表征
4.1 CdTe 薄膜的制备
4.2 沉积电位与 CdTe 薄膜的关系
4.2.1 不同沉积电位下 CdTe 薄膜的 XRD
4.2.2 不同沉积电位下 CdTe 薄膜的 AFM
4.2.3 不同沉积电位下 CdTe 薄膜的光学性质
4.3 CdCl_2热处理对 CdTe 薄膜的影响
4.3.1 不同热处理的 CdTe 薄膜的 XRD
4.3.2 不同热处理的 CdTe 薄膜的 AFM
4.3.3 不同热处理条件下 CdTe 薄膜的导电类
4.4 CdTe 薄膜的电学性质
4.5 本章小结
第五章 CdS/CdTe 太阳能电池的制备及电池性能测试
5.1 新型 CdS/CdTe 太阳能电池的结构
5.2 CdS/CdTe 太阳能电池的电池性能测试
5.2.1 两种结构的 CdS/CdTe 太阳电池的性能比较
5.2.2 不同条件制备的 CdS 和 CdTe 复合的电池的性能比较
第六章 总结
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]水浴温度对化学浴沉积CdS薄膜性能的影响[J]. 段宇波,张弓,庄大明. 中国表面工程. 2010(05)
[2]化学水浴沉积时间对CdS薄膜性质的影响[J]. 刘琪,冒国兵,敖建平. 功能材料. 2007(06)
[3]化学沉积法中立方相和六方相CdS薄膜的制备及其特性[J]. 李华维,羊亿,黄岳文,刘敏,罗友良. 太阳能学报. 2007(05)
[4]CdS薄膜的化学沉积法制备及其特性的研究[J]. 孙学柏,张希清,杜鹏,常笑薇,王俊玲,黄世华. 光谱学与光谱分析. 2007(01)
[5]国家体育场太阳能光伏发电技术应用的研究[J]. 李炳华,王玉卿,王振声,李战赠,马名东,王烈. 建筑电气. 2006(04)
[6]CIGS电池缓冲层CdS的制备工艺及物理性能[J]. 敖建平,孙云,刘琪,何青,孙国忠,刘芳芳,李凤岩. 太阳能学报. 2006(07)
[7]用水热、溶剂热方法制备纳米CdS粒子及其光催化性能[J]. 杜娟,李越湘,彭绍琴,吕功煊,李树本. 功能材料. 2005(10)
[8]化学水浴沉积CdS薄膜晶相结构及性质[J]. 敖建平,何青,孙国忠,刘芳芳,黄磊,李薇,李凤岩,孙云,薛玉明. 半导体学报. 2005(07)
[9]CdS薄膜的结构特性及其对Cu（In,Ga）Se2（CIGS）薄膜太阳电池的影响（英文）[J]. 薛玉明,孙云,何青,刘芳芳,李长键,汲明亮. 半导体学报. 2005(02)
[10]VHF-PECVD低温高速生长的硅薄膜材料特性研究[J]. 张晓丹,赵颖,朱锋,侯国付,魏长春,熊文娟,孙健,任慧志,耿新华,熊绍珍. 光电子·激光. 2004(05)
硕士论文
[1]CdS纳米薄膜的制备及CdS复合薄膜在太阳能电池中的应用[D]. 欧阳珉路.华中师范大学 2009
[2]太阳能电池阵列模拟器的研究与设计[D]. 孙孝金.山东大学 2009
[3]CdS/CdTe太阳能电池中CdS薄膜的制备及其特性研究[D]. 夏兰.四川大学 2007
本文编号：3485265
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