原子层沉积二氧化钛薄膜对钙钛矿太阳电池性能的影响

电子传输层是钙钛矿太阳电池的重要组成部分.采用原子层沉积的方法制备二氧化钛薄膜,并将其作为电子传输层制备了平面钙钛矿太阳电池.系统研究了二氧化钛薄膜厚度和退火温度对钙钛矿太阳电池性能的影响.研究结果表明,TiO2的沉积速率约为0.41 ?/cycle,13 nm左右的二氧化钛薄膜能够获得较好的电池性能;后期退火改善了TiO2薄膜的光学和电学性能,但是退火产生的微小裂纹限制了电池的性能,因此,选择90 ℃退火条件下制 备的二氧化钛.最终利用原子层沉积制备的TiO2得到了17.1;的电池效率.     

一步电沉积法制备铜铟硫薄膜的研究

本文采用一步电沉积法在ITO玻璃衬底上成功制备了不同Cu/In比的CuInS2(CIS)薄膜.采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射和紫外-可见分光光度计对制备的薄膜进行了表征,并研究了Cu/In比对薄膜结晶性和光学性能的影响.研究表明:通过优化电解液成分、pH值和电沉积条件,可得到均匀致密、与衬底结合力强的CIS薄膜;Cu/In比的增大有助于提高退火后薄膜的结晶性能,增大晶粒尺寸;所制备的薄膜均为单一黄铜矿相,具有较好的光吸收性能,其禁带宽度约为1.47 eV.     

钙钛矿太阳能电池中ZnO电子传输层应用进展

ZnO材料作为一种n型无机半导体材料,ZnO具有优异的电子传输特性、较高的透光性、高导电率、常温制备等优点,是钙钛矿太阳能电池中常见的电子传输层材料.本文简单的介绍ZnO的制备方法,详细的介绍了ZnO薄膜在钙钛矿太阳能电池中的应用.     

钙钛矿薄膜的气相法制备及光伏应用的研究进展

近几年,有机-无机杂化钙钛矿太阳电池迅速兴起并且获得了媲美硅基电池的效率,受到了学术界以及产业界的高度关注.随着效率的提高,如何解决稳定性、大面积制备等问题也迅速被提上日程.汽相薄膜制备方法是目前广泛应用于制备大面积致密半导体薄膜及器件的一种工业技术.自2013年Snaith团队成功实现钙钛矿薄膜的真空汽相沉积以来,汽相制备技术在钙钛矿薄膜及器件制备领域也获得越来越多的研究.本论文将对气相法制备钙钛矿薄膜和器件的研究进行综述.重点介绍气相法制备方法的发展及汽相制备方法中一些共有的物理问题,包括MAI分子蒸发的弥散性问题;真空度对分子扩散及薄膜形态的影响以及温度对固态反应的影响.最后将简单讨论进一步提高材料和器件特性可以采取的方案.     

CsGeI3空穴传输层平面异质结钙钛矿太阳电池的模拟优化

采用AFORS-HET软件对CsGeI3空穴传输层(Hole Transport Material, HTM)平面异质结钙钛矿太阳电池进行了模拟,TiO2作为电子传输层,CH3NH3PbI3作为光吸收层,C作为背电极,分别讨论了钙钛矿光吸收层厚度、缺陷浓度,光吸收层/HTM界面态密度和HTM对太阳电池性能参数的影响.模拟优化得到CsGeI3 HTM的PSCs最佳性能参数为:Voc=1.199 V,Jsc=22.2 mA·cm-2,FF=86.22;,PCE=22.95;,效率虽略低于spiro作为HTM的器件,但考虑生产工艺和制备成本,CsGeI3作为HTM的PSCs将具有更好的应用前景.     

基于甲胺铅碘钙钛矿太阳电池中有效载流子产率的厚度拟合优化分析

有机金属钙钛矿太阳电池已经吸引了科研界广泛的研究热情,然而,钙钛矿太阳电池的发展仍需要持续的研究,这其中,活性层最优厚度的优化仍依赖大量的实验研究,这种方式耗费巨大的财力、物力及人员时间和精力,而对于活性层厚度优化与光电子产率之间的关系仍缺乏相应的理论研究.本文提出了一种有效载流子产率的概念,并利用光学传输矩阵方程,对其进行厚度的优化拟合.通过计算发现,当光子流密度处于AM1.5G条件下时,各功能层的厚度均对钙钛矿太阳能电池的有效载流子产率有很大的影响.研究显示,在反式器件结构中,当空穴传输层与电子传输层的厚度分别为55 nm及40nm时,器件的光电转换效率最优.该方法为加快钙钛矿太阳能电池的优化提供了一种快速有效的手段.     

MOD法YBCO超导薄膜制备中BaCeO3的形成

本文采用金属有机盐沉积(MOD)方法,在钇稳定氧化锆(YSZ)单晶上依次制备了CeO2过渡层和YBCO超导层,测得其Tc,onset值为90.5 K,Jc值为1.3 MA/cm2.在沉积YBa2Cu3O7-x(YBCO)过程中发现薄膜中生成了BaCeO3相,继而对该相的生成条件及其对YBCO性能的影响进行了研究.结果表明BaCeO3是在YBCO相生成之后,CeO2与YBCO反应生成的,且以MOD方法制备的YBCO薄膜时难以避免BaCeO3相的产生.     

一步蒸发法制备CIGS薄膜的晶体结构研究

采用一步蒸发法分别在钠钙硅玻璃基底、Mo基底上制备Cu(In,Ga) Se2(CIGS)薄膜,通过改变基底温度研究了玻璃和钼基底下CIGS薄膜晶体结构随温度变化情况,采用XRD、SEM、XRF及UV-vis对CIGS薄膜组成、结构及性能进行了表征.结果表明:在玻璃和Mo基底下制备的CIGS薄膜具有均匀一致的化学计量比组成,不同基底温度下,薄膜呈片状和柱状两种结构,片状结构的光吸收系数和禁带宽度高于柱状结构的光吸收系数和禁带宽度.     

畸变钙钛矿结构的晶体定向转换方法与应用

钙钛矿结构的复杂氧化物因其丰富的物理性能而成为研究热点.本文选取了SrTiO3、BiFeO3、NdGaO3三种钙钛矿结构的氧化物材料,运用透射电镜、JEMS软件模拟等方法研究其晶体结构转换关系.通过对正交、菱方畸变的钙钛矿结构进行立方定向转换的具体方法做理论推导,得到了三种定向之间的转换矩阵,并结合电子衍射、模拟、高分辨像验证了推导结果.我们的研究为畸变钙钛矿结构材料统一为等效立方晶胞讨论提供了依据.     

HFCVD法沉积金刚石薄膜中热丝优化方法

本文探讨了在HFCVD(hot filament chemical vapor deposition)沉积金刚石薄膜中热丝数量、位置等几何参数对温度场和辐射场的影响.利用系统热传递模型和计算机辅助的数值解方法得到了该方法沉积大面积金刚石薄膜中衬底表面温度分布和热辐射能量密度分布.发现金刚石薄膜的均匀性受热辐射能量密度分布影响较大.进一步给出了沉积面积为100mm×100mm的金刚石薄膜的最佳参数.     

雾化辅助化学气相沉积法氧化镓薄膜生长研究

采用自主设计搭建的雾化辅助化学气相沉积系统设备,开展了Ga₂O₃薄膜制备及其特性研究工作。通过X射线衍射研究了沉积温度、系统沉积压差对Ga₂O₃薄膜结晶质量的影响。结果表明,Ga₂O₃在425~650 ℃温度区间存在物相转换关系。随着沉积温度从425 ℃升高至650 ℃,薄膜结晶分别由非晶态、纯α-Ga₂O₃结晶状态向α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃两相混合结晶状态改变。通过原子力显微镜表征探究了生长温度对Ga₂O₃薄膜表面形貌的影响,从475 ℃升高至650 ℃时,薄膜表面粗糙度由26.8 nm下降至24.8 nm。同时,高分辨X射线衍射仪测试表明475 ℃、5 Pa压差条件下的α-Ga₂O₃薄膜样品半峰全宽仅为190.8″,为高度结晶态的单晶α-Ga₂O₃薄膜材料。     

沉积压力对磁控溅射纳米硅薄膜结构和性能影响

采用射频(RF)磁控溅射方法在玻璃衬底上制备了氢化纳米硅薄膜,研究了沉积压力(4～9 Pa)对薄膜结构和性能的影响.利用XRD、SEM、紫外-可见光分光光度计、傅立叶红外吸收光谱仪(FT-IR)及四探针电阻测试仪等对薄膜结构和性能进行了表征.结果表明:随着沉积压力的提高,薄膜结晶程度逐渐变差,晶粒尺寸降低;薄膜光学带隙在2.04～2.3 eV之间,且随着沉积压力的提高而增加;薄膜具有SiH、SiO、SiH2和SiH3振动吸收峰, 随着沉积压力的增加,SiH、SiH2振动吸收峰向高波数移动,薄膜方块电阻在132～96 Ω/□,且随着沉积压力的升高而降低.     

氮化铜薄膜的制备及其物理性能

氮化铜薄膜的光学性能及其突出的低温热分解特性,使得它在信息存储方面有广阔的应用前景.本文概述了国际上制备多晶态氮化铜薄膜的研究进展及其物理性能,并对其应用前景进行展望.     

SrTiO3薄膜液相沉积技术制备及光催化性能表征

采用液相沉积技术成功制备了SrTiO3薄膜,并研究其光催化性能.采用偏光显微镜、扫描电镜和X射线衍射分析研究了不同制备条件对SrTiO3薄膜结构和形貌的影响,以罗丹明B(RhB)为目标降解物研究SrTiO3薄膜紫外光催化性能,结果表明:基板表面的Si-OH组群为SrTiO3薄膜制备提供了积极的贡献作用,并且垂直沉积的基板更有助于提高SrTiO3薄膜的表面均匀性.沉积制备的SrTiO3薄膜在基板表面以叶状和丛状交叉方式生长,且在空气中600℃煅烧2h转化为高纯结晶态.沉积温度为70℃的SrTiO3薄膜,紫外光照射120 min RhB降解率达到98;以上.     

Piranha化学法与化学浴沉积制备Sb2S3薄膜

采用Piranha化学法与化学浴沉积技术相结合,在玻璃基板上成功制备了Sb2S3薄膜.研究了Piranha溶液不同处理时间对基板表面润湿性的影响,同时研究了Sb2S3薄膜相组成及形貌.结果表明,Piranha溶液能够有效地改善玻璃基板表面的润湿性,当处理时间为25 min时,基板表面润湿角达到最低值12.83°.Piranha溶液处理后的基板对于Sb2S3薄膜的沉积具有积极的诱导作用.沉积得到薄膜经200℃煅烧1h,由非晶态转变为正交相,薄膜在基板表面以单层球形颗粒平铺堆积生长.     

不同氧压下脉冲激光沉积LiCoO2薄膜的研究

使用脉冲激光沉积(PLD)法,在不同的氧压下制备了锂离子二次电池正极材料LiCoO2的薄膜.利用X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)等分析测试方法,对沉积的薄膜进行了晶体结构和表面形貌的分析.结果显示,氧压达到正常标准时(加Pa),LiCoO:薄膜具有明显的c轴择优取向,同时薄膜的晶粒尺寸更为均匀,表面更为光滑.而氧压较低(1 Pa)时,薄膜表现为随机取向.这些结果表明,PLD方法制备LiCoO2薄膜时应该充分考虑腔体气压对等离子体的散射作用以提高薄膜表面的质量.     

ITO/BZO复合薄膜制备及在非晶硅薄膜太阳能电池的应用

采用低压化学气相沉积(LPCVD)法在沉积ITO薄膜的玻璃衬底上制备了硼掺杂氧化锌(BZO)薄膜,研究了ITO缓冲层对ITO/BZO复合薄膜表观形貌、导电性能和光学性能的影响;并研究了ITO/BZO薄膜在非晶硅薄膜太阳能电池的应用.结果表明,以ITO作为缓冲层来沉积BZO薄膜,有利于BZO晶粒尺寸的长大,并可以显著提高BZO薄膜的导电能力.ITO/BZO复合薄膜具有相对较高的导电能力和光学透光率,应用在非晶硅薄膜太阳能电池时转化效率提高0.20;.     

沉积时间对Zn(O,S)薄膜性能及Cu2ZnSnSe4薄膜电池的影响

无镉材料Zn(O,S)因其带隙宽且可调节、无毒无害等优点被作为缓冲层材料重点研究,通过化学水浴法制备Zn(O,S)薄膜,研究了沉积时间的不同(20~35 min)对Zn(O,S)薄膜的成分、结构特性、光学性能及形貌的影响.通过XRD测试可知,水浴法制备的Zn(O,S)薄膜为非晶态.通过透反射谱测试可知,薄膜的光学透过率较高(>80;).通过表面形貌测试可知,30 min时Zn(O,S)薄膜为致密均匀的小颗粒.将Zn(O,S)薄膜应用在CZTSe电池中,在30 min时获得较高器件转换效率5.37;.     

脉冲激光沉积法在SiO2/Si衬底上生长c轴取向LiTaO3薄膜

本文利用脉冲激光沉积法,系统研究了衬底温度和氧压对硅基LiTaO3薄膜质量及c轴取向性的影响,结果表明衬底温度和氧压对LiTaO3薄膜的c轴取向性及结晶质量有很大的影响,在650℃、30Pa时可以生长出高c轴取向LiTaO3薄膜。采用扫描电镜和原子力显微镜对最佳条件下制得薄膜的表面形貌进行了分析,发现薄膜表面光滑,晶粒尺寸均匀致密,薄膜表面粗糙度约为3.6nm。