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通过太阳电池将太阳光转换成电能是利用可持续能源的重要方式。为获得低成本,稳定和高效的太阳电池,人们迫切需要可溶液法加工制备的无机半导体薄膜材料。由于具有地球含量丰富的元素、高环境稳定性、适合的带隙(Eg)和高吸收系数(α),多元铜基硫属化物Cu2MSnS4(M=Zn,Cd)(CMTS)和Cu2SnS3(CTS)等是很有希望的太阳电池的光吸收材料。本论文旨在发展原位溶液加工法来在透明导电衬基表面制备CMTS和CTS薄膜,并研究其太阳电池的光伏性能。本论文的主要研究工作和结论如下:1)发展了一种重复旋涂和退火(RSCA)的溶液加工法,在ITO衬基表面原位生长Cu2ZnSnS4(CZTS)纳米颗粒致密薄膜;该方法的特点在于退火温度低(300℃)、退火时间短(5 min)及分子型前驱液稳定。所制备的CZTS薄膜的带隙为Eg=1.48 eV,光吸收系数为α>104cm-1。以CZTS薄膜为空穴传输材料(HTM),制备了结构为ITO/CZTS/MAPbI3/PCBM/BCP/Ag的反向平板异质结钙钛矿太阳电池。发现钙钛矿太阳电池的性能显著地依赖于CZTS薄膜厚度,且厚度小于100nm的CZTS薄膜是有效的HTM;再者,电池的效率和稳定性要比相应的以PEDOT:PSS薄膜为HTM的电池高得多。2)采用一种新的RSCA的溶液加工法,来原位生长多孔性纳米结构Cu2SnS3(CTS)薄膜,其带隙为Eg=1.35-1.5eV且光吸收系数为α>104 cm-l;该方法的特点在于退火温度低(250-350℃)、退火时间短(5min)及新型分子型前驱液稳定。制备了结构为FTO/TiO2/CdS/CTS/P3HT/MoO3/Ag的新型平板异质结薄膜太阳电池。发现电池的性能取决于退火温度和CTS薄膜厚度;基于300℃制备的超薄CTS薄膜(厚度约为60 nm)的电池性能最好,其能量转换效率(η)达到2.01%,这归功于其中光生电子的传输时间最短但寿命最长。3)建立了一种固态镉离子扩散策略,通过500℃高温硫化纳米结构的CdS(50nm)/CTS(230-470nm)平板异质结来制备单层大晶粒组成的体型Cu2CdSnS4(CCTS)薄膜。发现硫化之后,随着CTS薄膜厚度的减小,发生了由纯CTS相经过Cd掺杂CTS和CCTS组成的混合相向纯CCTS相的相变过程,这是由薄膜中Cd离子含量不同造成的,而不是Cd离子扩散长度的结果;所得体型CCTS薄膜的厚度与CTS原始膜厚相当。再者,还发现在固定CdS薄膜厚度为50 nm和CTS薄膜厚度为230 nm时,由CTS向纯CCTS的相变过程在520-580℃的实验硫化温度范围总是发生。所制备的体型CCTS薄膜的带隙为Eg=1.30-1.36 eV,在300-750 nm光谱范围内光吸收系数为α>105cm-l。制备了结构为FTO/TiO2/CCTS/P3HT/MoO3/Ag的新型平板异质结薄膜太阳电池。发现电池性能因CCTS薄膜微结构的改变而与硫化温度密切相关,且由厚度为230 nm的CTS薄膜和厚度为50nm的CdS薄膜在550℃硫化温度下制备的厚度为208nm的块体CCTS薄膜光伏性能最好,η达到3.81%。4)通过在500-580℃温度下硫化CZTS纳米颗粒薄膜,在FTO和FTO/TiO2衬基上制备了单层大晶粒组成的体型CZTS薄膜,其中晶粒的大小与薄膜厚度(515 nm)相当;发现高于550℃的硫化温度是获得体型CZTS薄膜的必要条件,并且在FTO衬基和CZTS薄膜之间引入TiO2界面层不仅可以防止FTO层在硫化过程中被破坏,还可以增加CZTS薄膜与FTO衬基之间的粘附性。初步研究中,结构为FTO/TiO2/CZTS/P3HT/MoO3/Ag的平板异质结薄膜太阳电池,η达到 2.11%。