热解法制备硒硫化锑薄膜及其相应太阳电池光伏性能的研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gba2008
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迄今为止,多种无机半导体材料被开发应用于太阳电池领域,其中作为无机光吸收材料Sb2SxSey因具有带隙可调、吸收系数高、元素丰度大、高稳定性、相形成温度低等性质引起了学术界的广泛关注。本论文主要由五个部分组成:第一章:主要介绍太阳电池的工作原理、性能参数、分类以及硒硫化锑薄膜太阳电池的研究进展,提出了本论文的主要内容。第二章:利用二硫化碳与正丁胺加成反应生成N-丁基二硫代氨基甲酸,并与氧化锑和硒粉反应获得相应Sb-S-Se配合物前驱体溶液,利用热解法制备了高硒含量Sb2SxSey薄膜。系统研究了不同热解晶化温度360℃、400℃和440℃对高硒含量Sb2SxSey薄膜的化学组成、晶相、形貌、光学吸收以及相应太阳电池光伏性能的影响。结果表明,不同热解晶化温度所制备的高硒含量Sb2SxSey薄膜中Se/Sb原子比为一固定值0.51与前驱体溶液中Se/Sb的原子比0.5相近,说明前驱体溶液中的Se能够完全进入到Sb2SxSey薄膜中。随着热解晶化温度由360℃增加至400℃和440℃,所制备的高硒含量Sb2SxSey薄膜孔径大小范围由200-500nm减小至70-260 nm和40-100 nm,热解晶化温度从400℃增加到440℃,薄膜氧化明显增加。最终400℃所制备的高硒含量Sb2SxSey薄膜太阳电池获得2.78%的光电转换效率。第三章:采用两步热解法制备了低硒含量Sb2SxSey薄膜,并系统比较了不同热解温度对薄膜的形貌、晶相、光学吸收及相应太阳电池的电荷复合及光伏性能的影响。结果表明,第一步先50℃、110℃热解30 min,接着再200℃热解晶化温度制备的Sb2SxSey薄膜孔径越来越小,且相应太阳电池的光电转换效率分别为3.50%、4.02%,并在170℃,30 min,再200℃30 min条件下制备了致密全覆盖的低硒含量Sb2SxSey薄膜,其相应太阳电池取得4.69%的光电转换效率。第四章:采用200℃一步热解法制备了低硒含量Sb2SxSey薄膜,系统研究了200℃热解晶化温度所制备Sb2SxSey薄膜的化学组成、晶相、光学吸收及相应太阳电池光伏性能。通过一步低温热解制备的薄膜太阳电池最高光电转换效率可达5.54%,相应短路电流密度为16.16 m A·cm-2、开路电压为0.56 V、填充因子为0.61,且具有较高的储存稳定性。第五章:总结了本论文的主要内容,提出来本论文存在的不足之处,并对Sb2SxSey薄膜后续的研究进行了展望。
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