学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

脉冲激光沉积法制备铜锌锡硫（Cu_2ZnSnS_4）薄膜的研究

作　者: 王云云
导　师: 何欢
学　校: 广西大学
专　业: 材料学
关键词: CZTS薄膜 太阳能电池 脉冲激光沉积 择优取向 衬底温度 脉冲激光能量
分类号: TN304.055
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 69次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4,CZTS)是一种直接带隙半导体材料,其禁带宽度约为1.5eV的,可见光吸收系数高达104cm-1,理论转换效率约为30%,是一种极具吸引力和应用潜力的廉价薄膜太阳能电池材料。本论文利用脉冲激光沉积技术在不同衬底温度和脉冲激光能量下制备了CZTS薄膜,并通过X射线衍射、扫描电镜和原子力显微镜等分析测试技术对样品进行了表征,进而探讨了各种沉积条件对CZTS薄膜质量的影响,主要结果如下：1.衬底温度和脉冲激光能量对薄膜结晶状态的影响为：在一定范围内,较高的衬底温度和脉冲激光能量都有利于CZTS薄膜的结晶；当衬底温度为300℃～500℃及脉冲激光能量为130mJ～165mJ范围内,CZTS薄膜呈(112)面择优取向；当衬底温度为200℃～250℃及脉冲激光能量为180mJ～200mJ范围内,CZTS薄膜呈(220)面择优取向。2.工艺参数对薄膜晶粒尺寸和表面形貌的影响为：衬底温度的升高和脉冲激光能量的增大都会使薄膜表面晶粒尺寸和表面粗糙度增大,但当脉冲激光能量超过165mJ时,会使薄膜表面粗糙度有下降的趋势。3.根据样品分析测试结果对薄膜沉积工艺进行了优化,并在衬底温度为300℃,脉冲激光能量为165mJ的条件下制备出了(112)面择优取向且结晶质量良好的CZTS薄膜。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-26
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 太阳能电池的理论背景  10-18
    1.2.1 太阳辐射  11-12
    1.2.2 本征半导体、p型半导体及n型半导体  12-13
    1.2.3 费米能级  13
    1.2.4 P-N结中空间电荷区  13-14
    1.2.5 P-N结二极管的Ⅳ特性  14-15
    1.2.6 太阳能电池的基本特性  15-17
    1.2.7 太阳能电池的等效电路  17-18
  1.3 薄膜太阳能电池  18-21
    1.3.1 太阳能电池的结构  19
    1.3.2 薄膜太阳能电池吸收层材料  19-21
  1.4 CZTS太阳能电池  21-25
    1.4.1 CZTS的结构与性能  21-22
    1.4.2 CZTS化合物的反应过程  22
    1.4.3 CZTS薄膜及其太阳能电池的研究现状  22-25
  1.5 本论文的主要工作  25-26
第二章 实验材料与方法  26-31
  2.1 衬底材料的选择与清洗  26
    2.1.1 衬底材料的选择  26
    2.1.2 衬底材料的清洗  26
  2.2 靶材  26-28
  2.3 脉冲激光沉积系统  28-29
  2.4 薄膜的结构与性能表征  29-31
    2.4.1 薄膜的晶体结构分析—X射线衍射分析  29
    2.4.2 薄膜的表面形貌和成分分析—扫描电子显微镜和能谱分析  29
    2.4.3 薄膜的表面形貌和粗糙度分析—原子力显微镜  29-30
    2.4.4 薄膜的光学性能分析—紫外可见分光光度计  30-31
第三章 CZTS薄膜的脉冲激光沉积工艺研究  31-47
  3.1 脉冲激光能量对CZTS薄膜结构的影响  31-37
    3.1.1 样品的制备  31-32
    3.1.2 脉冲激光能量对CZTS薄膜结晶取向的影响  32-33
    3.1.3 脉冲激光能量对CZTS薄膜晶粒大小的影响  33-34
    3.1.4 脉冲激光能量对CZTS薄膜表面形貌的影响  34-37
    3.1.5 小结  37
  3.2 衬底温度对CZTS薄膜结构的影响  37-45
    3.2.1 样品的制备  37-38
    3.2.2 衬底温度对CZTS薄膜结晶取向的影响  38-39
    3.2.3 衬底温度对CZTS薄膜晶粒大小的影响  39-40
    3.2.4 衬底温度对CZTS薄膜表面形貌的影响  40-43
    3.2.5 EDS分析  43-45
    3.2.6 小结  45
  3.3 CZTS薄膜的光学性能研究  45-47
第四章 结论  47-48
参考文献  48-53
致谢  53-54
攻读硕士期间发表的论文  54

相似论文

  1. 掺铁SnO2陶瓷与薄膜的制备研究,TQ174.6
  2. 吡啶类金属配合物电子光谱和氧化还原性质的理论研究,O627
  3. 近红外量子点荧光集光太阳能光伏器件的制作和性能,TM914.4
  4. Na、K与Mg共掺杂ZnO薄膜的制备及性能研究,TB383.2
  5. 脉冲激光沉积制备YBCO薄膜：激光诱生大颗粒的消除以及c轴择优外延生长研究,TB383.2
  6. 脉冲激光沉积制备高取向AlN薄膜的研究,O484.1
  7. 氧化钛纳米棒阵列薄膜的结构可控制备及其电化学性能,TB383.2
  8. 聚合物基功能性材料的制备与性能,TB34
  9. TiO2/SrO核壳结构纳米线阵列的制备与表征及其在DSSC中的应用,TB383.1
  10. 染料敏化太阳能电池光阳极的制备及其性能研究,TM914.4
  11. 以二羧基乳酸络钛酸铵为钛源制备纳米氧化钛及其DSSCs性能研究,TB383.1
  12. Ⅲ-V族GaAs基半导体太阳能电池的模拟研究,TM914.4
  13. 大面积单基板全固态染料敏化太阳能电池研究,TM914.4
  14. 基于TiO2的染料敏化太阳能电池研究,TM914.4
  15. 染料敏化太阳能电池碳对电极的研究,TM914.4
  16. TiO2在光催化降解甲基橙及DSSC光阳极中的应用研究,O643.32
  17. 用于太阳能电池板缺陷检测的数码相机性能测试研究,TM914.4
  18. TiO2纳米晶多孔薄膜光阳极的合成及其光电转换性能研究,TM914.4
  19. 多变量统计过程控制在太阳能电池制造中的应用,F224
  20. 用于锂离子电池的新型负极材料研究,TM912
  21. 三聚茚基光敏染料的合成及其光伏性能研究,TM914.4

中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 一般性问题 > 材料 > 一般性问题 > 制取方法与设备 > 半导体薄膜技术
© 2012 www.xueweilunwen.com