基于zintl相化合物有机—无机复合新材料探索

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1、山东大学硕士学位论文摘要全球性的能源危机及环境问题让人们认识到常规能源的局限性。随着石油、天然气等化石能源的迅速消耗，能源问题正受到人们广泛的关注。太阳能作为一种可再生的清洁能源具有其他能源无法比拟的优势。而利用太阳能光伏技术发电，己成为能源利用不可逆转的潮流。人们开发了一系列太阳能电池材料来利用太阳能，如单晶硅，多晶硅，化合物太阳能电池材料。其中Cu(工n，Ga)Se：(CIGS)薄膜太阳能电池因其一系列优势成研究的热点。它有非常高的理论转化效率(高达30％)，高的吸收系数(105量级)，稳定性好，对材料缺陷的容

2、忍度高等优点成为了近年来电池研究的热点。但是，目前CIGS薄膜太阳能电池材料主要通过基于真空的技术制备，例如热蒸发、真空溅射。这些气相法的一个优势是能够用多种蒸发／溅射源，因此可以控制薄膜的组成及薄膜的相。但是真空条件需要对特定的空间抽真空，不能在大面积上获得低成本均匀的薄膜沉积。真空技术的反应速度慢，材料的利用率低(很多沉积的材料会沉积到容器壁上)，另外需要耗费大量的能源来加热或溅射目标源。这些极大的提高了太阳能电池材料的合成成本，并限制了太阳能电池的规模化生产和大范围应用。本论文针对上述问题，以可溶性Zintl

3、相化合物为前驱体，通过溶液法合成了新型的有机一无机复合半导体材料，主要的工作包括以下几个方面：(1)采用高温固相计量比化学反应方法合成了纯度较高的Zintl相化合物前体K2Sn{Se8和K{Sn。Se8。(2)在乙二胺溶液中，K：Sn．Se。和K；Sn。Se。分别与四甲(乙)基溴化胺进行了化学剂量比的有机无机复合反应，得到了(R，N)。Sn；Se。和(R。N)，Sn。Se。有机无机复合物。(3)通过EDS测试，拉曼光谱测试，测定复合物的阴离子结构组成。通过有机元素分析和红外光谱测试，确定复合物的有机阳离子成份。(4

4、)通过紫外吸收可见光谱测试，测得了所获得的四个复合物能带间隙。结果表明有机阳离子可以微小的调节带隙，而无机阴离子的种类对带隙的影响较大。山东大学硕士学位论文(5)尝试了上述有机一无机复合物在氯仿一甲醇混合溶剂以及二甲基桠枫等溶剂中的晶体生长。关键词：光伏电池材料，Zintl相化合物，有机一无机复合材料，半导体山东大学硕士学位论文ABSTRACTTheworldwide‘‘EnergyCrisis”makespeoplerealizethelimitationof“conventionalenergy”．Asthef

5、ossilenergysourcessuchaspetroleumandnaturalgasbeingconsumedrapidly,theproblemofenergysourcesattractsmoreandmoreattention．Explorationofnewenergyhasbecomekeyofcurrentenergyresearchissues．Solarenergy,asareproduciblecleanenergy,hasexhibitedmanyadvantagesoverothere

6、nergysources．Theconversionofsunlighttoelectricalpowerisanirreversibletrendinthefieldofenergyutilization．Manykindsofsolarcellmaterialshavebeendevelopedtoutilizesolarenergy,suchasSingleCrystalSilicon，PolycrystalSilicon，andCompositesfilms．Becauseofit’Saseriesofad

7、vantages，Cu(In。Ga)Se2(CIGS)hasbecomeahottopicinsolarcellfieldinrecentyears，whichhasveryhightheoryconversioneffficiency(ashighas30％)，veryhighabsorptioncoefficient(105magnitudes)，long—termstabilityandgoodtolerancefordefectsandimpurity．However,Cu(In，Ga)Se2(CIGS)f

8、ilmsaredepositedusingvacuum-basedtechniques，suchasevaporationorsputtering．Oneofadvantageofthesevapor-phasetechniquesistheversabilityaffordedbythepossibleuseofmultipleevaporation／sp