黄铁矿的组织结构与光电性能研究

发布时间：2017-03-18 21:04

  本文关键词：黄铁矿的组织结构与光电性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：黄铁矿型FeS2在地壳中储量丰富,FeS2的理论光吸收系数较高(λ750nm时,α6×105cm-1),禁带宽度的标准理论值Eg=0.95eV,是环境友好型半导体材料。自上世纪50年代,FeS2的半导体性能被发现以来,对FeS2光电性能的研究就从未中断过。FeS2不仅应用于热电池、锂电池的电极材料中,还在光伏性能方面表现出优异特性,有望成为太阳能电池吸光材料,但在实验研究中FeS2的光电转换效率并不理想。针对该问题,本文从FeS2的光电性能入手,综合分析所制样品的光电转换效率。首先,模拟天然黄铁矿的形成机理,采用热硫化法分别合成593K、613K、633K、653K、673K、693K温度下的FeS2粉末。利用X射线粉晶衍射仪、扫描电镜、能谱仪等,测试了不同硫化温度下样品的微观组织结构、S/Fe比值。其次,采用紫外-可见光分光光度计测试样品的光吸收谱图,图线明显分为:弱吸收、线性吸收和饱和吸收。随硫化温度升高,样品饱和光吸收系数逐渐降低。利用外延法做吸收边切线,得到样品的禁带宽度。再次,将样品制成方片状,并引出四个电极,利用霍尔效应测试系统,测试出不同硫化温度下样品的载流子浓度、载流子迁移率、霍尔系数和电阻率。实验数据显示,随硫化温度升高,载流子浓度上升、载流子迁移率降低、霍尔系数和电阻率均下降。最后,综合分析表征FeS2光电性能的实验数据,认为633K硫化温度下合成的FeS2理论光电转换效率最佳。
【关键词】：黄铁矿 硫化温度 光电性能
【学位授予单位】：沈阳师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304;TM914.4
【目录】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 引言9-16
• 一、选题背景及意义9-12
• （一） 能源与环境问题9-10
• （二） 新能源的开发与利用—太阳能10
• （三） 太阳能电池材料的发展10-12
• 二、FeS_2的性能简介12-14
• （一） FeS_2晶体结构及物理特性12-13
• （二） FeS_2的制备方法13
• （三） FeS_2的能带结构13-14
• 三、研究目的意义和内容14-16
• 第二章 样品制备与微观形貌观测16-21
• 一、制备FeS_2样品16-17
• 二、微观组织形貌观测与分析17-21
• （一） X射线粉晶衍射仪测试结果与分析17-18
• （二） 扫描电子显微镜观测结果与分析18-21
• 第三章 不同硫化温度合成样品的光性能测试与分析21-27
• 一、光性能的测试原理及方法21-22
• 二、光吸收系数测试结果与讨论22-23
• 三、禁带宽度的确定23-25
• 四、晶粒尺寸与光性能分析25-27
• 第四章 不同硫化温度合成样品的电性能测试与分析27-34
• 一、电性能的测试原理及方法27-28
• 二、测试样品的制备28
• 三、测试结果与分析28-32
• 四、晶粒尺寸与电性能分析32-34
• 第五章 光电转换效率的综合评价34-38
• 一、光性能与理论光电转换效率的关系34-35
• 二、禁带宽度与理论光电转换效率的关系35-38
• 结论38-39
• 参考文献39-41
• 个人简历及攻读硕士学位期间已发表的论文41-42
• 致谢42

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本文编号：255009