论文部分内容阅读
铜铟硫系(CIS,包括CuInS2、CuInSe2、CuIn(SexS1-x)2等)薄膜太阳电池因其吸收系数和光电转化效率高,性能稳定,并具有优良的抗干扰、抗辐射的能力,而成为最有潜力的薄膜太阳能电池之一,但其高成本薄膜制备技术是其量产化的瓶颈。本论文以金属氯化物和S/Se为原料,在适宜的有机溶剂中通过液相回流法制备了CIS粉体,对低成本、高质量CIS粉体的可量产化制备技术进行了积极地探索研究,为低成本CIS薄膜太阳电池制备技术提供新的思路。主要的工作及研究结果简述如下：(1)以三乙烯四胺、三乙烯四胺-乙二醇(1：1,v/v)以及乙二胺-乙二醇(1：1,v/v)为溶剂,用液相回流法制备了CuInS2粉末,研究了不同溶剂对产物的物相、成分、形貌以及光学性能的影响。结果表明：以三乙烯四胺-乙二醇和乙二胺-乙二醇为混合溶剂均可直接制备出较纯的CuInS2颗粒,且满足化学计量比；乙二醇的加入可有效的改变粉末的形貌,使CuInS2粉末分散并均匀生长；以三乙烯四胺-乙二醇为溶剂时,粉末的光学带隙宽度为1.52eV,与太阳光最佳吸收带隙相匹配；结合产物的物相、成分、形貌以及光学特性等来综合考虑,以三乙烯四胺-乙二醇混合溶剂为回流溶剂为最佳的溶剂选择。(2)以三乙烯四胺-乙二醇为混合溶剂,研究了回流温度、时间对产物的物相、成分、形貌以及光学性能的影响。结果表明：回流温度对产物的物相和光学性能的影响较大,即回流温度的提高有利于产物的快速结晶以及光学性能的提升；回流时间对产物的物相、成分以及形貌的影响较小,但在较短的反应时间内(t<1h),产物的光学带隙宽度偏小,不利于光电转换；200℃/2h左右为最佳反应条件；三乙烯四胺的络合性和还原性是回流反应CuInS2粉体合成的关键。(3)以三乙烯四胺-乙二醇为混合溶剂,研究Se掺杂对产物物相、成分、形貌以及光电等特性的影响。结果表明：以三乙烯四胺-乙二醇为混合溶剂可实现CuInS2粉体的可控掺杂,产物成分比例符合原始既定比例；随着Se含量的增加,产物粒子尺寸变大,并有助于产物表面针状微结构的产生；Se掺杂可改变产物的光学带隙宽度即随着Se掺杂量的增加,产物的光学带隙宽度随之降低；Se掺杂可实现CuInS2材料的导电类型从N型向P型转变。