硅基硒化锑制备与光电性能研究
发布时间：2021-09-01 10:41
硒化锑是一种新型的直接带隙结构的二元单相半导体材料,具有结构稳定、光学吸收系数大、带隙可调等优越的性能,使其在光伏、探测、发光等光电子器件方面有很好的应用前景。而且硒化锑的塞贝克系数高达1800 μV/K,在热电器件方向也有很大的应用前景。正是由于这些优异的性能,使其成为近期研究的热点。本文利用简单、安全、高效的水热法,通过对实验温度、时间以及活性剂的控制,制备出了具有高质量单一相硒化锑一维纳米线及二维纳米片结构,并采用半导体微纳加工手段,制备出简单的硒化锑器件,并对其光电导特性进行了研究,光电导探测器展现出了较低的暗电流和较好的光电流响应。主要工作如下:（1）发展了一种以十六烷基三甲基溴化铵作为结构形貌导向剂的水热法合成硒化锑纳米线及硒化锑纳米片方法。通过对实验条件的分析调控,合成出直径约为150nm、长度从5 μm到数十微米的纳米线,及二维纳米片尺寸长度为10 μm、宽度为5 μm和厚度约为15 nm。通过XRD、SEM、TEM、AFM、XPS、Raman、UV-Vis-NIR等的材料手段对制备的材料进行了表征,纳米线与纳米片具备单一的正交相,晶体质量良好。紫外可见近红外吸收结果表...
【文章来源】：中央民族大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?Ｓｂ、Ｓｅ与Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅ的丰度价格对比图??
［１００］??ｒａ?ｉｉｉ??图１－２硒化锑的晶体结构ｗ??１．２硒化锑材料的光电应用??１．２．１在太阳能电池方面的应用??太阳能电池，顾名思义就是将光能转换为电能的装置，具有绿色环保、可再生等优点，??是减轻目前全球环境污染与能源短缺的有效途径。近年来，太阳能电池研究的焦点主要集??中在开发新材料与提升能量转换效率１ｙＵｌ°］。因硒化锑材料具有与硅带隙相近、吸收系数高等??优点，成为光伏电池应用的热点材料。２００９年，墨西哥的Ｎａｉｒ等１１１１人采用化学水浴法合成??Ｓｂ２Ｓｅ３．ｘＳｘ：Ｓｂ２０３作为吸光层，结构为ＴＣＯ／ＣｄＳ／Ｓｂ２Ｓｅ３－ｘＳｘ：Ｓｂ２〇３／ＰｂＳ太阳能电池，其转化效??率为０．６６％。由于其化学水浴法得到的是硒化锑以及锑的氧化物，器件结构比较复杂、制备??过程繁琐且转化效率低，所以没有引起同行重视，继续进行研究。近年来，唐江课题组先??后利用肼溶液法［１２］与热蒸发法Ｕ３］制备出Ｓｂ２Ｓｅ３薄膜，后续又报道通过溶液法和真空法制备??的顶衬和底衬结构的Ｓｂ２Ｓｅ３薄膜太阳能电池［１４］，其中热蒸发法（如图１－３所示）制备的??ＣｄＳ／Ｓｂ２Ｓｅ３顶衬结构太阳能电池达３．７％的转换效率［１５］。因此Ｓｂ２Ｓｅ３的材料特性使其有希望??制备高效、低价、无毒、且稳定的新型太阳能电池，具有良好的发展前景。??３??
＊?１０ｓ?１０ｓ?１〇２００?２２０?２４０?２６０?２８０?３００?３２０?３４０?３６０??（ｃ）?Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ?（Ｈｚ）?（ｄ）?Ｄｅｐｔｈ?（ｎｍ）??图卜３后硒化处理的热蒸发制备的Ｓｂ２Ｓｅ３／ＣｄＳ异质结薄膜太阳能电池??（ａ）?Ｊ－Ｖ测试曲线；（ｂ）?ＥＱＥ测试曲线；??（ｃ）导纳谱；（ｄ）掺杂浓度分布曲线［１５］??２０１９年，河北大学李志强等人［１６］采用两步磁控溅射法制备双层钼背面接触结构，将硒??化锑太阳电池的光电转换效率大幅提升至９．２％，如图１－４所示，使得硒化锑太阳能电池研??究上有了突破性进展。??ｄ?ｆ?３５?二?６?１〇０?－?■■??３５?＊Ｔ?＾２０?－?９?（Ｍ??ｉ？？?、?８〇?一，?｜?ｉｓ?〇’——?一一??＾?２０?ＶＣＭＯＳ?＼?ｄ?６０?／?ｊＴ?ｌ？?２０?＾?ｃ?ｍ?／?＼?一??１?＾?ｉ?ｉ?／?／?＼?１５?ｆ?＾?／?＼?＾??．Ｔ?１?－?／?＼?；－?ｓ／?＼?〇＇??３?０?＊?？?０?＾?Ｃ?ａ?０?０．０?－??°?〇〇?〇１?０２?０?３?０?４?４００?６００?８００?１０００?°?６．５?７?０?７５?８．０?８５?９０?９．５?０?０６?００７?０?０８?０?０９?０１０??Ｖｏｌｔａｇｅ?（Ｖ）?Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ?（ｎｍ）?Ｅｆｆｔｏｏｎｃｙ?（％）?Ｔｍ？（ｓ）??图１－４?ａｂｃ是Ｓｂ２Ｓｅ３纳米棒阵列结构示意图与ＳＥＭ图片ｄｅｆｇ是Ｓｂ２Ｓｅ３纳米棒太阳能电池性能测试??１．２．２在光子热疗法方面的应用??４??
【参考文献】：
硕士论文
[1]光电探测器等效电路模型和实验研究[D]. 赵军.重庆大学 2015
本文编号：3376834
【文章来源】：中央民族大学北京市 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?Ｓｂ、Ｓｅ与Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｅ的丰度价格对比图??
［１００］??ｒａ?ｉｉｉ??图１－２硒化锑的晶体结构ｗ??１．２硒化锑材料的光电应用??１．２．１在太阳能电池方面的应用??太阳能电池，顾名思义就是将光能转换为电能的装置，具有绿色环保、可再生等优点，??是减轻目前全球环境污染与能源短缺的有效途径。近年来，太阳能电池研究的焦点主要集??中在开发新材料与提升能量转换效率１ｙＵｌ°］。因硒化锑材料具有与硅带隙相近、吸收系数高等??优点，成为光伏电池应用的热点材料。２００９年，墨西哥的Ｎａｉｒ等１１１１人采用化学水浴法合成??Ｓｂ２Ｓｅ３．ｘＳｘ：Ｓｂ２０３作为吸光层，结构为ＴＣＯ／ＣｄＳ／Ｓｂ２Ｓｅ３－ｘＳｘ：Ｓｂ２〇３／ＰｂＳ太阳能电池，其转化效??率为０．６６％。由于其化学水浴法得到的是硒化锑以及锑的氧化物，器件结构比较复杂、制备??过程繁琐且转化效率低，所以没有引起同行重视，继续进行研究。近年来，唐江课题组先??后利用肼溶液法［１２］与热蒸发法Ｕ３］制备出Ｓｂ２Ｓｅ３薄膜，后续又报道通过溶液法和真空法制备??的顶衬和底衬结构的Ｓｂ２Ｓｅ３薄膜太阳能电池［１４］，其中热蒸发法（如图１－３所示）制备的??ＣｄＳ／Ｓｂ２Ｓｅ３顶衬结构太阳能电池达３．７％的转换效率［１５］。因此Ｓｂ２Ｓｅ３的材料特性使其有希望??制备高效、低价、无毒、且稳定的新型太阳能电池，具有良好的发展前景。??３??
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【参考文献】：
硕士论文
[1]光电探测器等效电路模型和实验研究[D]. 赵军.重庆大学 2015
本文编号：3376834
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