微纳CZTS吸收层材料的制备及其光电性能研究

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1、中图分类号UDCTK51硕士学位论文学校代码!Q§3圣密级公珏微纳CZTS吸收层材料的制备及其光电性能研究Thesynthesisofmicro-nanoCZTSabsorbinglayermaterialsandstudyontheir．optoelectronicproperties作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：游亮动力工程新能源科学与工程能源科学与工程学院周继承教授论文答辩日期2Q13：§：2鱼答辩委员会主席娅中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中

2、特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：邋纽日期：塑丛L年—￡月尘日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众

3、提供信息服务。年r月形日微纳CZTS吸收层材料的制备及其光电性能研究摘要：铜锡锌硫Cu2ZnSnS4(CZTS)是一种具有P型导电性的新型直接带隙半导体材料，优点突出，如禁带宽度(～1．5eV)与半导体光伏电池所要求的最佳禁带宽度匹配性好，吸收系数高(可达104cm。1)，所含元素储量丰富，无毒，对环境污染小，现已成为最具发展的薄膜太阳能电池吸收层材料之一。本论文以化学纯金属氯化物和沉降硫为原料，优选有机溶剂三乙烯四胺作为反应溶剂，采用常温常压的液相回流法成功制备了CZTS粉体，并对其影响因素进行了深入探讨；同时通过掺入Se元素，制备出了形貌可控、禁带宽度可调的CZT

4、SSe微纳米粉体，为开发一种高效低成本制备高质量CZTS粉体的技术路线提供了一种新思路。实验表明初始阶段采用的四种溶剂中，只有以三乙烯四胺为溶剂时才可以生成CZTS粉末，所得产物纯度高、符合化学计量比、且形貌规则，其禁带宽度为1．5eV。反应温度的提高有利于形成高质量的CZTS粉体，但鉴于三乙烯四胺的沸点温度在的266～267℃，加热到250℃时己接近沸点温度，不适宜再提高。反应时间较短时，产物的带隙宽度偏小，不利于光电转换，反应时间达到4小时后，产物的带隙宽度趋于稳定(1．5eV)，适合于制备高效太阳能电池的吸收层。表面活性剂的加入，有利于加快反应的发生速度。通过对

5、Se元素的可控掺入，制备出形貌可控的CZTSSe粉体。随着Se比例的增加，产物的微观形貌由粒状逐渐向球形状转变，表面逐渐呈现出片状。CZTSSe禁带宽度随Se的增加而逐渐变小。关键词：太阳能电池；液相回流法；Cu2ZnSnS4粉体；光电特性分类号：TK51Thesynthesisofmicro—nanoCZTSabsorbinglayermaterialsandstudyontheiroptoelectronicpropertiesAbstract：Cu2ZnSnS4(CZTS)iSakindofP-typesemiconductormaterialwithadire

6、ctbandgap，whichhastheprominentadvantages，suchassuitablebandgap(-1．5eV)whichmatcheswellwiththebestbandgapthatrequiredbythesemiconductorsolarcells，highabsorptioncoefficientupto10％m～，andelementscontainedinCZTSareabundantandnon—toxicandhaslittlepollutiontotheenvironment．Thus．CZTShasbeencons

7、ideredasoneofthebestcandidatematerialusedastheabsorptionlayerofsolarcellmaterials．Inthispaper，CZTSmicropaticleshavebeensuccessfullysynthesizedbyaliquidrefluxmethodundernormalpressureandtemperature．thechemicalpuremetalchloridesandprecipitatedsulfurarechosenasrawmaterials，andorga