宽带p型cuscn薄膜的电沉积、结构与性能的研究

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1、中文摘要能源与环境问题日益突出，纳米晶太阳能电池(NPC)以其工艺简单，成本低廉以及可实现规模化生产等优势成为绿色能源领域的研究热点。本文综述了NPC电池及其空穴传输材料的发展，研究了NPC电池固体空穴传输材料CuSCN薄膜的电沉积制备及其在Ti02多孔薄膜中的填充过程，并对CuSCN电沉积和在多孑L中填充等相关机理进行了讨论。本文采用络合法制备出稳定的CuSCN的水基电沉积溶液；电沉积制备出致密度高，透光性好及具有P型电导的CuSCN半导体薄膜；用恒电流或恒电位等电化学方法讨论了CuSCN薄膜的沉积机理；

2、采用了XRD、UV—VIS、XPS、SEM表征了薄膜的相组成、结晶形貌、透光率、带隙值和化学组成；采用微电容．电位法表征了CuSCN薄膜的平带电位、受主浓度等半导体性能。研究了含有cu2+和SCN‘的水溶液不稳定的原因，采用EDTA作络合剂掩蔽SCN。，首次制备出沉积CuSCN的稳定水基电沉积溶液。该溶液在室温至80℃的温度范围内均表现出良好的稳定性。在上述水基沉积溶液中首次提出了沉积CuSCN薄膜的表面态热活化机理并建立了CuSCN／电沉积溶液的界面能级模型；推导出沉积P型CuSCN半导体薄膜的阴极电流关

3、系式，并通过该关系式的Arrhenius图得到了在O．IMCu“EDTA和0．025MKscN溶液中沉积CuSCN薄膜的活化能大约为O．5eV。研究表明，微分电容一电位法测试条件对CuSCN薄膜半导体性能的测试结果有重要影响。通过在电解质溶液中加入半导体薄膜的本底离子SCN一，可以使CuSCN带边“钉扎”在表面，平带电位不再随测试频率变化；降低溶液的pH值可以扩大测试过程中电位的扫描范围，电位扫描速率大于10mV／S时可减少阴离子吸附形成的表面态的影响。研究了各种工艺参数，如SCN’浓度、pH值、温度、沉积

4、电位等对沉积过程和薄膜结构与性能的影响。结果表明，这些工艺参数对电沉积溶液的平衡电位、沉积速率、晶粒尺寸和致密度、晶粒的生长方向、受主浓度及平带电位等有重要影响。最后，本文研究了CuSCN在ITO和Ti02上的成核和生长过程，共由此戈出了CuSCN在Ti02多孔薄膜中填充时的能级结构模型；沉积的薄膜良好的整流特征说明n型Ti02和P型CuSCN之间形成很好的界面结合。关键词：CuSCN薄膜；电化学沉积；水基溶液；E1)TA：电沉积机理AbstractIncreasingconcernsonenergycri

5、sisandpollutionproblemarouseconsiderableattentiononnanocrystallinephotovoltaiccellfNPC)foritspotentialsinsimpleprocess，lowcostandlargescaleproduction．DevelopmentsonNPCcellsanditssolidholeconductinglayerwerereviewed．ElectrodepositionandmechanismsofCuSCNasth

6、eholeconductingmaterialaSwellasitsfillinginporousTi02filmwereinvestigated．Inthisstudy，astableaqueouselectrolyteforCuSCNfilmwasfirstpreparedbychelatingmethod；CuSCNfilmwithhighdensityandtransmittanceandgoodconductivitywaselectrodepositedOnITOsubstrate；theele

7、ctrodepositionmechanismwasdiscussedbasedonaPotentiostat／Galvanostatbytransientcurrentdensityandtransientpotentialmethod．Thephasecomposition，crystallinemorphology，opticaltransmittance，energybandgapandchemicalcompositionofCuSCNfilmswereanalyzedbyXRD，SEM，UV—V

8、ISandXPS；itssemiconductorcharacteristicwasmeasuredbythedifferentialcapacitymethod．InstabilityofaqueoussolutioncontainingCn2+andSCN。wasinvestigatedandthestableaqueousprecursorsolutionforCuSCNfilmcouldbeachieve