铜基光吸收层薄膜的绿色溶液法制备及其光伏器件研究
铜基光吸收层薄膜的绿色溶液法制备及其光伏器件研究【摘要】:铜基薄膜太阳电池有着诸多优点,其光电转换效率居于各种薄膜太阳电池之首,引起了光伏界的广泛关注。传统的真空工艺存在着成本高昂
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM914.4
【目录】:
- 致谢7-8
- 摘要8-10
- ABSTRACT10-12
- 目录12-15
- 插图清单15-17
- 表格清单17-18
- 第一章 绪论18-28
- 1.1 太阳能电池的研究背景及发展现状18
- 1.2 太阳能电池的分类18-21
- 1.2.1 硅太阳电池19-20
- 1.2.2 有机半导体太阳能电池20
- 1.2.3 多元化合物薄膜太阳电池20-21
- 1.3 铜基薄膜太阳电池简介21-24
- 1.3.1 CIGS 太阳电池的研究进展21
- 1.3.2 CZTS 太阳电池研究进展21-22
- 1.3.3 非真空法制备 CIGS 技术简介22-24
- 1.4 液相涂覆法制备铜基薄膜太阳电池简介24-27
- 1.4.1 涂覆浆料的制备24
- 1.4.2 溶剂和添加剂的选择24-25
- 1.4.3 前驱物的选择25-27
- 1.5 本课题的主要研究内容及意义27-28
- 第二章 铜基薄膜太阳电池的原理、结构及表征28-37
- 2.1 太阳能电池的原理28-30
- 2.1.1 p 型半导体与 n 型半导体28-29
- 2.1.2 p‐n 结及内建电场29
- 2.1.3 铜基薄膜太阳电池的工作原理29-30
- 2.2 CISS 太阳电池的结构30-32
- 2.2.1 CISS 吸收层30-32
- 2.2.2 CdS 缓冲层32
- 2.2.3 i‐ZnO/AZO 窗口层32
- 2.2.4 背电极及衬底32
- 2.3 CISS 太阳电池的表征32-37
- 2.3.1 X 射线衍射32-33
- 2.3.2 拉曼散射33
- 2.3.3 扫描电子显微镜33-34
- 2.3.4 紫外‐可见光‐近红外分光光度计34-35
- 2.3.5 霍尔效应35-36
- 2.3.6 半导体性能测试系统及太阳光模拟器36-37
- 第三章 铜铟硒硫太阳电池光吸收层的制备37-53
- 3.1 引言37
- 3.2 CISS 前驱物溶液组分探索37-43
- 3.2.1 实验设计思路及原料的选择37-38
- 3.2.2 溶液中 Cu、In 元素的化学计量比的影响38-42
- 3.2.3 溶液中正丁胺与 CS2的使用42-43
- 3.3 CISS 前驱物薄膜的制备43-47
- 3.3.1 涂膜方法的选择43-45
- 3.3.2 预置膜的热处理工艺45-47
- 3.4 CISS 吸收层薄膜的硒化和硫化47-49
- 3.4.1 硒化时间的影响47-48
- 3.4.2 硫化时间的影响48-49
- 3.5 最佳制备工艺制得 CISS 吸收层薄膜的表征结果与讨论49-52
- 3.5.1 CISS 吸收层的 XRD 分析49
- 3.5.2 CISS 吸收层拉曼图谱分析49-50
- 3.5.3 CISS 吸收层的光学特性分析50-51
- 3.5.4 CISS 吸收层的 SEM 及 EDS 分析51-52
- 3.5.5 CISS 吸收层的霍尔效应分析52
- 3.6 本章小结52-53
- 第四章 CZTS 太阳电池吸收层的制备53-59
- 4.1 引言53
- 4.2 实验设计思路及过程53-55
- 4.2.1 实验设计53-54
- 4.2.2 实验过程54-55
- 4.3 实验结果与表征55-58
- 4.3.1 CZTS 吸收层的物相分析(XRD)55-56
- 4.3.2 CZTS 吸收层的成分分析(拉曼散射及 EDS)56-57
- 4.3.3 CZTS 吸收层的表面形貌分析(SEM)57-58
- 4.3.4 CZTS 吸收层的光学特性分析58
- 4.4 本章小结58-59
- 第五章 原理型器件制备59-65
- 5.1 引言59
- 5.2 化学浴法制备 n 型 CdS 缓冲层59-61
- 5.2.1 化学浴法制备 CdS 缓冲层的机理59-60
- 5.2.2 化学浴法制备 CdS 缓冲层的实验方法60-61
- 5.3 磁控溅射法制备 i‐ZnO 及 ZnO:Al 窗口层61-62
- 5.4 热蒸发法制备银顶电极62-63
- 5.5 原理型器件的测试63-65
- 第六章 总结和展望65-67
- 6.1 成果与结论65
- 6.2 展望65-67
- 参考文献67-73
- 攻读硕士期间发表的学术论文及专利73-74
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