基于胶体墨水技术铜铟硒薄膜的制备及性能研究

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1、分类号：TN304.2密级：公开UDC：620编号：201421801034河北工业大学硕士学位论文基于胶体墨水技术铜铟硒薄膜的制备及性能研究论文作者：张嘉鑫学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料物理与化学指导教师：刘彩池职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金（51402085）和河北省自然科学基金（E201520295）.DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistryPREPARATI

2、ONANDPROPERTIESOFCOPPERINDIUMSELENIDETHINFILMSBASEDONCOLLOIDALINKTECHNOLOGYbyZhangJiaxinSupervisor:Prof.LiuCaichiMarch2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51402085,andNaturalScienceFoundationofHebeiProvince.No.E201520295.摘要CuInSe2(CISe)薄膜太阳能电

3、池具有优越的光电性能、较强的抗辐射稳定性、弱光性好及光电转换效率高等优点，是薄膜太阳能电池领域中的典型代表。传统的真空技术在制备CISe薄膜时存在着低的原材料利用率，复杂苛刻的真空工艺及高成本等问题，限制了其大规模产业化发展。近年来，非真空胶体墨水技术由于具有工艺简单，无需苛刻的真空条件，原材料利用率高以及可以使用“卷对卷”工艺等特点，有望显著降低生产成本，实现CuInSe2基薄膜太阳能电池的大规模产业化，成为了目前国内外的研究热点。本文以低毒且价格低廉的三乙二醇(TEG)作为反应溶剂，采用热注入法，制备出纯相且符合化学计量比的CuInS2纳

4、米晶。研究了还原剂种类、注入温度以及硫源对CuInS2纳米晶物相、形貌及性能的影响，成功地制备出了球状闪锌矿结构和片状纤锌矿结构的CuInS2纳米材料，有效调控了CuInS2纳米晶的尺寸。随后采用胶体墨水技术，经硒化热处理后，成功制备出了较高质量的CuInSe2薄膜，并组装了太阳能电池，其光电转换效率达到1.05%。以油胺为溶剂，采用热注入法，制备出纯相二元Cu-Se化合物纳米晶及In2Se3纳米晶。研究了Cu/Se比对Cu-Se二元化合物纳米晶物相和形貌的影响，可控制备出Cu0.87Se、CuSe和Cu2-xSe纳米晶，实现了形貌调控。制备

5、了Cu2-xSe和In2Se3混合纳米晶胶体墨水及纳米颗粒前驱膜，研究了热处理方式及热处理温度对前驱膜的影响，成功制备出纯相、黄铜矿结构的CuInSe2薄膜，并对薄膜的光电性能进行了测试分析，其禁带宽度为1.08eV,具有良好的光学吸收性能，载流子浓度达到5.463×1018cm-3，在制备高效率CISe薄膜电性能的理想范围内。关键词：铜铟硒薄膜热注入法纳米晶胶体墨水铜铟硫二元硒化物IABSTRACTTheCuInSe2(CISe)thinfilmsolarcellhastheadvantagesofexcellentphotoelectri

6、cproperties,strongresistancetoradiationstability,goodlowlightandhighphotoelectricconversionefficiency,thinfilmsolarcellsinthefieldoftypicalrepresentative.TraditionalvacuumtechnologyinthepreparationofCISefilmwhenthereisalowrawmaterialutilization,complexharshvacuumprocessandh

7、ighcostandotherissues,limitingitslarge-scaleindustrialdevelopment.Inrecentyears,non-vacuumcolloidalinktechnologyisexpectedtosignificantlyreduceproductioncostsduetothesimpleprocess,theneedforharshvacuumconditions,highrawmaterialutilizationandtheuseof"rolltoroll"technology,et

8、c.,toachievelarge-scaleCuInSe2-basedthin-filmsolarcellsIndustrialization,hasbecome