墨水涂覆法制备CZTS与NiO薄膜及其光电性能的研究

发布时间：2017-09-03 13:04

  本文关键词：墨水涂覆法制备CZTS与NiO薄膜及其光电性能的研究

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【摘要】：如何以一种高效、低成本和可持续的方法利用分布广泛的太阳能,一直是本世纪最重要的科学和技术挑战之一。光电转换材料和光能调控变色材料是太阳能材料的主要部分,成为当下研究的热点。太阳能光电转换材料主要是以半导体材料为基础,利用光照产生电子-空穴对,在PN结上可以产生光电流和光电压,从而实现太阳能光电转换的目的。目前,Cu2ZnSnS4(CZTS)由于其合适的禁带宽度,大的太阳光吸收系数,成本低等优点成为当下研究的热点,而且需要的元素都是无毒高丰度的,是理想的薄膜太阳能电池材料。电致变色材料是一种光能调控变色材料,是指某些物质在一定的电压作用下,颜色会发生可逆的、持久的变化。由于NiO特有的电子结构以及天然呈现p型导电等特点,使其成为理想的阳极电致变色材料。本论文根据大量的资料调研和分析CZTS和NiO近期的一些研究和成果的基础上,以一种低成本且利于产业化推广的方法制备CZTS薄膜和NiO薄膜,并对其光电性能进行了研究。主要研究内容如下:1、通过原位合成的方法配制出CZTS前驱体墨水,并用此墨水以旋涂的方法制备了CZTS薄膜,同时对墨水的生成机理以及薄膜的光电性能进行了研究。在墨水的形成过程中二甲基亚砜(DMSO)、硫代乙酰胺(TAA)都起到了关键的络合作用,制备的CZTS薄膜表现出了优异的光学性能,非常适合用于作为薄膜太阳能电池的吸收层。2、采用热注入的方法,通过控制前驱体的浓度以及油酸的加入量制备出结构和成分可控的NiO纳米晶,通过测试发现油酸的量对纳米晶的成分和尺寸起着决定性的作用,硝酸镍的量会对NiO纳米晶的分散性有影响。3、用墨水涂覆法制备了NiO薄膜,并研究了其电致变色性能,通过测试发现300℃退火的薄膜在稳定性和电致变色性能方面表现最优。
【关键词】：太阳能 薄膜 电致变色 墨水涂覆
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.2;TM914.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 CZTS薄膜太阳能电池9-16
• 1.1.1 太阳能电池简介9-11
• 1.1.2 CZTS薄膜太阳能电池的研究进展及现状11-12
• 1.1.3 CZTS薄膜太阳电池的制备方法12-16
• 1.2 NiO电致变色薄膜16-18
• 1.2.1 电致变色简介16
• 1.2.2 NiO薄膜电致变色机理16-17
• 1.2.3 NiO电致变色薄膜的制备方法17-18
• 1.3 本论文研究的内容及意义18-19
• 第2章 试验方法与检测手段19-25
• 2.1 实验药品19
• 2.2 主要仪器与设备19-20
• 2.3 实验工艺20-21
• 2.3.1 CZTS墨水的制备与成膜20
• 2.3.2 热注入法制备NiO纳米晶20-21
• 2.3.3 NiO墨水的制备与成膜21
• 2.4 表征方法与原理21-24
• 2.4.1 X射线衍射测试（XRD）21-22
• 2.4.2 扫描电子显微镜(SEM)22
• 2.4.3 透射电子显微镜(TEM)22
• 2.4.4 傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR）22-23
• 2.4.5 紫外-可见吸收光谱分析（UV-Vis）23
• 2.4.6 拉曼光谱分析（Raman spectra）23
• 2.4.7 循环伏安测试（CV）23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 墨水涂覆法制备CZTS薄膜及其性能的研究25-37
• 3.1 引言25
• 3.2 实验部分25-26
• 3.2.1 样品的制备25-26
• 3.2.2 样品的微观形貌与结构表征26
• 3.3 结果与讨论26-35
• 3.3.1 墨水的成型机理分析26-32
• 3.3.2 薄膜的结构和光电性能表征32-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第4章 墨水涂覆法制备NiO薄膜及其性能的研究37-51
• 4.1 引言37-38
• 4.2 实验部分38-40
• 4.2.1 样品的制备38-40
• 4.2.2 样品的微观形貌与结构表征40
• 4.2.3 NiO薄膜的电致变色性能测试40
• 4.3 结果与讨论40-48
• 4.3.1 纳米晶的微观形貌与结构表征40-42
• 4.3.2 NiO薄膜的微观形貌与结构表征42-44
• 4.3.3 NiO薄膜的电致变色性能分析44-48
• 4.4 本章小结48-51
• 结论与展望51-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文57-59
• 致谢59

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本文编号：785132