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时间:2020-04-21
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1、第l3卷第2期材料与冶金学报Vol_13No.22014年6月JournalofMaterialsandMetallurgyJune2014也七七第十四届全国青年材料科学与技术研讨会征文,净净净电化学沉积CdS薄膜及其在CZTS薄膜太阳能电池中的应用夏晨,张军,许扬,王喜娜,王浩(湖北大学物理与电子科学学院,武汉430062)摘要:采用硫代硫酸钠、硫酸镉,配以有机酸NTA调节溶液pH值,首次在碱性环境中电沉积制备CdS薄膜,并将其应用到CuZnSnS(CZTS)薄膜太阳能电池中作为缓冲层.实验探讨了pH值、溶液浓度、沉积电位对薄膜晶体结构、形貌、界面等微观结构以及光学特性的影响、
2、在pH值为9.36、Cd“浓度为0.025mol/L、沉积电位为一1.7V时,获得了表面均匀致密而无针孔、近化学计量原子比、禁带宽度为2.4eV的CdS薄膜,将其应用于CZTS薄膜太阳能电池中,所制备的缓冲层CdS薄膜展现了与CZTS薄膜良好的匹配性,CZTS/CdS的P—n结质量得到改善.关键词:电化学沉积;CdS薄膜;CZTS太阳能电池;缓冲层中图分类号:TQ153.3文献标识码:A文章编号:1671620(2014)02-0146—06ElectrochemicaldepositionofCdSthinfilmanditsapplicationinCZTSsolarcell
3、XiaChen,ZhangJun,XuYang,WangXina,WangHao(FacultyofPhysicsandElectronicScience,HubeiUniversity,Wuhan430062,China)Abstract:AelectrochemicaldepositiontechniquewasdescribedforfabricatingCdSthinfilmsfromanalkalinesolutioncont~ningCdSO4、Na2S2O3andNTA.ThistechniquewasfurtherapphedtOthepreparationofb
4、uferlayerforCU,ZnSnSd(CZTS)solarcel1.TheefectsofthepHvalue,solutionconcentrationanddepositionpotentialoncrystalstructure,morphology,interfacemicrostructureandopticalpropertiesofthesampleswerediscussed.SomeCdSthinfilmswithsmoothsurface,uniforlTlparticlesize,nearstoichiometricatomicratio,andath
5、eoreticalbandgapof2.4eVwereobtainedundertheconditionasfoUows:pHvaluewas9.36,Cconcentrationwas0.025moL/Landdepositionpotentialwas1.7V.AfterbeingapphedtotheCZTSthinfilmsolarcells.theas—synthesizedbuferlayerofCdSminfilmsmatchedwelwiththeCZTSthin丘lms.andimprovedquahtyoftheCZTS/CdSP—njunction.Keyw
6、ords:electrochemicaldeposition:CdSthinfilm;CZTSsolarcell;burlayerCuZnSnS(CZTS)薄膜太阳能电池由于其吸2.42eV的直接带隙半导体材料,具有与CZTS和收层具有与太阳光谱匹配的禁带宽度和高的可见ZnO相匹配的能带结构与晶格常数,因此成为光吸收系数,已成为国际光伏界的研究热点.CZTS太阳能电池缓冲层的最佳选择¨.多层膜CZTS电池主体部分P—n结由吸收太阳光的吸收的电池结构Mo/CZTS/CdS/i—ZnO/A1中CdS的层CZTS薄膜与透过太阳光的窗口层ZnO构成,带隙居于低带隙的CZTS吸收层和高带隙
7、的ZnO然而吸收层CZTS与窗口层ZnO的晶格匹配不窗口层之问,其作为过渡层可以有效调整导带边佳,如果直接接触形成P—n结会影响太阳电池的失调,从而改善CZTS/ZnO的P—n结质量和电池输出效率,所以需要在吸收层和窗口层之问加入性能.缓冲层.CdS作为一种光透过率较高、禁带宽度为CdS薄膜的制备方法主要有电化学沉积收稿日期:2013.12.17.基金项目:国家自然科学基金(Nos.51372075and51311130312).作者简介:夏晨(1987一),男,硕士研究生,E—
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