论文部分内容阅读
硫化锑(Sb2S3)薄膜因其优越的光电性能作为新型太阳能电池活性层材料受到广泛关注。Sb2S3薄膜有多种制备方法,其中化学浴沉积法具备大规模生产及成本低的优点成为最常用的制备方法之一。但是,采用这种方法制备的Sb2S3薄膜结晶性较差,同时由于在制备过程中水的引入,导致薄膜中不可避免的存在锑的氧化物。杂质的存在使得薄膜中存在高密度缺陷态,这种情况会促进载流子的复合,抑制了电池效率的进一步提高。相比之下,利用旋涂法制备的Sb2S3薄膜结晶性能好,制备过程简单,过程中没有水的引入,避免了锑的氧化物产生。本论文采用旋涂法制备Sb2S3薄膜,并在此基础上,制备结构为FTO/TiO2/Sb2S3/P3HT/Al的杂化型薄膜电池,并通过改变退火温度和时间、Sb2S3薄膜厚度和Ti掺杂等条件对电池进一步优化,研究内容及结果如下:1、研究了旋涂法制备Sb2S3薄膜的光电性能。本文利用旋涂法制备的Sb2S3薄膜,在退火前后表面都很平整,均匀;薄膜的元素比接近于理想值2:3;薄膜中没有杂质,结晶性较好;同时Sb2S3薄膜的光吸收较强,吸收系数最高可达到6.O×104cm1,薄膜的禁带宽度为1.68eV,吸收范围较宽;另外,Sb2S3薄膜的载流子浓度和迁移率较高,分别为1.192×1017cm-3和610cm2/(Vs)。2、研究了退火温度、退火时间和薄膜厚度对Sb2S3薄膜和基于Sb2S3薄膜的太阳电池的影响。Sb2S3薄膜从240 ℃开始结晶,在280 ℃结晶完成。薄膜形貌在300 ℃最致密,光吸收最高,电池效率达到1.91%。退火时间主要会对薄膜的结晶性,形貌等特性产生影响,发现退火时间为10 min时,薄膜的质量最佳,电池的效率也最高;当Sb2S3薄膜厚度为585 nm时,电池的性能最好,转换效率最高。3、研究了 Ti掺杂对Sb2S3薄膜和Sb2S3薄膜太阳能电池的影响。Ti掺杂改善了 Sb2S3薄膜的表面形貌,减少了薄膜的表面悬挂键,增强了光吸收,提高了电池的效率。当掺杂浓度为6%时效果最好,电池效率从未掺杂的1.91%提高到2.70%。上述研究结果将为制备操作简单、低成本、高效率的Sb2S3薄膜太阳能电池太阳能电池奠定一定的基础。