电镀法在氧化铟锡上制备铜锌锡硫薄膜的光谱特征（英文）

低成本、环境友好的铜锌锡硫替代含贵金属和有毒金属的铜铟镓硒,是薄膜太阳能电池的最佳选择。电镀法是一种无需真空设备和靶材的低成本方法。一种更简单的制膜方法是在水溶液中共电镀沉积Cu-Zn-Sn(CZT)合金于FTO衬底上。采用氩气保护气氛下在550℃硫化电镀法制得的CZT合金前驱体,成功制备了CZTS薄膜。采用三电极体系将CZT合金前驱体电镀在FTO上,其中FTO作为工作电极,铂(Pt)网和Ag/AgCl分别作为对电极和参比电极。电解质由CuSO_4, ZnSO_4, SnSO_4,络合剂-三乙醇胺(TEA)和柠檬酸钠组成。前驱体在氩气保护气氛下550℃硫化得到CZTS薄膜。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱、扫描电子显微镜(SEM)、紫外可见光光谱仪和光电化学测量(PEC)等方法,表征了CZTS薄膜的结构、形貌、成分和光谱学性质。XRD和拉曼光谱证明了550℃硫化后的CZTS薄膜具有锌黄锡矿结构。一个Raman主峰位于342 cm~(-1),两个Raman次强峰分别位于289和370 cm~(-1),这些峰位与锌黄锡矿CZTS的峰位相吻合。SEM结果证明优化后CZTS薄膜成分接近CZTS的理想化学计量比, CZTS薄膜中Cu/(Zn+Sn)和S/(Zn+Sn+Cu)分别为0.52和1.01,这表明CZTS薄膜中S的含量非常合适。PEC结果证实,采用前照射或后照射FTO/CZTS均产生光电流,并且两种照射下产生的光电流方向一致。通过紫外可见光光谱测量并由此计算出的CZTS能隙为1.45 eV。通过上述分析证明制备的CZTS薄膜具有高品质,可用于制备CZTS薄膜太阳能电池。     

连续离子层吸附反应沉积后硫化法制备柔性铜锌锡硫薄膜太阳电池

在柔性钼箔衬底上采用连续离子层吸附反应法(successive ionic layer absorption and reaction)制备ZnS/Cu2SnSx叠层结构的预制层薄膜,预制层薄膜在蒸发硫气氛、550 C温度条件下进行退火得到Cu2ZnSnS4吸收层.分别采用EDS,XRD,Raman,SEM表征吸收层薄膜的成分、物相和表面形貌.结果表明,退火后薄膜结晶质量良好,表面形貌致密.用在普通钠钙玻璃上采用相同工艺制备的CZTS薄膜表征薄膜的光学和电学性能,表明退火后薄膜带隙宽度为1.49 eV,在可见光区光吸收系数大于104cm 1,载流子浓度与电阻率均满足薄膜太阳电池器件对吸收层的要求.用上述柔性衬底上的吸收层制备Mo foil/CZTS/CdS/i-ZnO/ZnO:Al/Ag结构的薄膜太阳电池得到2.42%的效率,是目前报道柔性CZTS太阳电池最高效率.     

溅射制备非晶氮化镓薄膜的光学性能

采用直流磁控溅射方法在不同的氩气-氮气（Ar-N₂）气氛中制备了非晶氮化镓（a-GaN）薄膜. X射线衍射分析（XRD）和拉曼光谱（Raman）表明薄膜具有非晶结构. 通过椭偏光谱（SE）得到薄膜的折射率和厚度都随着氩气分量的增多而增大. 紫外—可见光谱（UV-Vis）的测量得到,当氩气分量R,即Ar/（Ar+N₂）,为0%时,薄膜的光学带隙为3.90eV,比晶体GaN （c-GaN） 的较大,这主要是由非晶结构中原子无序性造成的;而当R关键词： 非晶氮化镓 溅射 光学带隙 带尾态     

基于AAO模板的TiO2微纳结构及其光电特性

以多孔氧化铝（AAO）和导电玻璃FTO为基底,用射频（RF）磁控溅射法和溶胶凝胶（Sol-gel）法分别制备了微纳结构的TiO₂,两种TiO₂沉积技术各自体现出其特质。从XRD衍射光谱和拉曼散射光谱可以看到,在相同退火条件下,RF和Sol-gel法制备的TiO₂晶相结构不同。在以导电玻璃FTO为基底时,RF制备的薄膜颗粒分布均匀,没有团簇现象;而Sol-gel制备的薄膜由密实的颗粒构成。在以AAO为模板时,Sol-gel制备的TiO₂溶胶粒子由于胶体溶液的流动性使其对孔的填充率保持较高的水平;而RF制备的TiO₂对孔的填充率则降低。光电流实验的结果表明,前者具有更好的光电特性。     

膨胀石墨的Raman光谱研究

以波长为514.5nm的激光对550-920℃制备的膨胀石墨进行了Raman光谱研究,结果表明:膨胀石墨的Raman光谱与高取向热解石墨基本相同,分别在~1350、~1580、~2445、~2725、~3248和~4300cm-1处出现了相应的Raman位移;其中位于~1350、~2445和~4300cm-1的Raman峰位随着制备温度的不同会发生较大的移动,而不同温度制备的膨胀石墨位于~1580、~2725、~3248cm-1处的三个Ra-man峰位基本接近;~2725 cm-1处的二阶模包含两个分别位于2707和2730cm-1处的Raman峰。膨胀石墨的D模与G模强度比ID/IG随着温度升高下降,而D线的二阶模D*峰强ID*与IG的比值ID*/IG的大体变化趋势是随着温度升高而增大。     

溶剂热法制备铜锌锡硫粉末及光学性能研究

以金属氯化物作为金属源,硫脲为硫源,乙二醇为溶剂,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,采用溶剂热法在较低反应温度下合成了Cu2ZnSnS4(CZTS)粉末。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品的结构和形貌进行表征。利用紫外-可见光谱(UV-Vis)对样品的光学性能进行研究。结果表明,180℃反应25小时的样品均为锌黄锡矿CZTS颗粒,颗粒形貌为表面花状的微球。当体系中PVP含量为0.2g时,微球尺寸约为2.5μm。当体系中PVP含量为0.3g,0.4g,0.5g时,微球尺寸大约为1.1μm。其中,PVP含量为0.4g的样品分散性较好,在可见区有明显的吸收,用外延法得到其禁带宽度约为1.45eV,与太阳能电池所需的最佳禁带宽度接近。     

Cu2ZnSnS4晶界性质与光伏效应的第一性原理研究

本文应用第一性原理电子结构计算方法研究了锌黄锡矿Cu₂ZnSnS₄ (CZTS)晶界的性质: 包括微结构和电子结构及其对光伏效应的影响. 计算结果表明: 从p-n结区扩散过来空穴可以翻越一定势垒后被晶界俘获, 晶界进一步提供载流子扩散的快速通道, 使得这些空穴可以快速运动到阳极. 少数载流子电子在晶界中心区附近感受到很高的静电势垒, 但其高势垒两侧存在的势阱可以束缚少量电子. 对多数载流子空穴, 晶界中心则是势阱, 势阱两边有阻止空穴扩散到晶界中心的势垒. 由于CZTS晶体的易解理面是(112), 晶界面与(112)面平行的扭转晶界∑ 3^*[221]和∑ 6^*[221] 等不破坏原有晶体的基本结构, 它们的晶界能很小, 而且其电子结构与晶体内部基本相同, 因此尽管它们大量存在于CZTS材料中, 但是对材料性质仅有很小的影响. 通过比较晶体、晶界、空腔的表面和纳米棒的电子结构和光吸收系数, 我们可以看出: 这些微结构会在带隙内引入新的能级(复合中心), 同时高的孔隙率会降低(大于1.3 eV)光的吸收系数, 因此提高CZTS薄膜的致密度是提高CZTS太阳能电池效率关键.     

Raman光谱研究厚度对La0.9Sr0.1MnO3/Si薄膜结构的影响

通过溶胶-凝胶旋涂方法结合后退火工艺在Si（100）上制备了不同厚度的La_0.9Sr_0.1MnO₃（LSMO）薄膜,利用X射线衍射（XRD）和共焦显微拉曼散射（Raman）研究了LSMO/Si（100）薄膜的微结构．研究结果表明90 nm厚的LSMO薄膜具有正交相结构,当厚度大于150 nm时,薄膜具有菱方相结构. 150 nm厚的薄膜的Raman图谱中,490 cm^-1和602 cm^-1正交结构 关键词： 薄膜 1-xSr_xMnO₃')" href="#">La_1-xSr_xMnO₃ 共焦显微拉曼 微结构     

电沉积Cu-In-Ga金属预制层的硒硫化研究

以H₂S气体作为硫源、固态蒸发硒蒸气作为硒源对电沉积Cu-In-Ga金属预制层进行硒硫化处理. 通过电沉积Cu-In-Ga金属预制层在不同衬底温度下硒化、硫化和硒硫化的对比实验,发现CuInS₂相和CuIn（S,Se）₂相优先生成,抑制了CuInSe₂相的生成,促使InSe相薄膜向内部扩散,减弱了薄膜两相分离现象. 采用先硒化后硒硫化处理工艺优化了Cu（In,Ga）（S,Se）₂薄膜的制备工艺,在250 ℃预硒化得到了开路电压为570 mV的太阳电池,在更高的预硒化温度得到了较大短路电流的太阳电池,最终优化得到了效率达到10.4%的电池器件. 关键词： 电化学沉积 Cu-In-Ga金属预制层 硒硫化处理 2薄膜')" href="#">Cu(In,Ga)(S,Se)₂薄膜     

铁酸铋薄膜光电流的磁场调制研究

BiFeO₃作为一种具有体光伏效应的室温多铁材料,是近年来多功能材料领域的研究热点.其中磁、光、电等多种性能之间耦合作用的共存带来了丰富而复杂的物理内涵.利用脉冲激光沉积在导电玻璃(SnO₂:F,FTO)衬底上沉积了BiFeO₃薄膜,实验结果表明,该薄膜具有良好的铁磁和铁电性能,并通过磁场实现了对薄膜光电性能的调控.在标准太阳光照的同时施加1.3 kOe (1 Oe=103/(4π) A/m)磁场下,磁-光电流变化率达到232.7%. BiFeO₃薄膜中的磁-光电流效应来自于光磁电阻效应,即光生电子在磁场作用下成为自旋光电子,在材料导带运动过程中受到自旋相关散射而具有光磁电阻效应;此外,磁场作用使这些自旋光电子受到的畴壁散射减弱也进一步增强了磁光电流效应.本文为磁场、光场调控多铁性薄膜的磁、光、电等物理特性提供了参考,为多功能光电材料领域的器件研究与应用提供了基础.     

Improvement of Cu2ZnSnS4 thin film morphology using Cu–Zn–Sn–O precursor fabricated by sputtering

The new precursor of Cu–Zn–Sn–O (CZTO) was proposed for Cu₂ZnSnS₄ (CZTS) thin film fabrication to improve film morphology. The CZTS thin film grown from Cu–Zn–Sn (CZT) precursors has many bumps. We deposited CZTO precursors on Mo/soda-lime glass (SLG) substrates by RF sputtering using a CZT (Cu:Zn:Sn = 2:1:1) target in Ar and O₂ atmosphere at various O₂ partial pressures (0%, 5%, 17% and 20%). Subsequently, the CZTO precursors were sulfurized in Ar and S atmosphere to fabricate CZTS thin films. The CZTO precursors were amorphous. The morphology of the CZTS thin films was improved by the CZTO precursors. All of the CZTS films fabricated in this study had the same crystal structure. Composition analysis revealed that 50% of O were detected in the CZTO precursor, but O was not detected after sulfurizing process, indicating that O was substituted by S. The CZTS thin film from the CZTO precursor fabricated at O₂ partial pressure of 20% had similar composition for solar cell absorber.     

WO3/Pt复合薄膜的制备及其光电催化性能

导电玻璃作为基底水热法生长了WO₃纳米棒,通过电沉积法改变沉积Pt的时间(40 s,80 s,120 s),以WO₃纳米棒为基底沉积得到不同的WO₃/Pt复合薄膜样品。通过X射线衍射分析和扫描电子显微镜等测试手段将WO₃纳米棒薄膜和WO₃/Pt复合薄膜样品进行表征。结果表明成功制备了WO₃/Pt复合薄膜样品。漫反射结果显示WO₃/Pt复合薄膜与WO₃薄膜相比具有更强的光吸收。交流阻抗谱显示WO₃/Pt复合薄膜与WO₃纳米棒薄膜相比增强了电荷转移效率。利用光电流、光电催化对WO₃/Pt复合薄膜进行光电性能测试,结果表明WO₃/Pt复合薄膜相较于单一WO₃薄膜光电流活性更高和光电催化活性更强,并且沉积时间为80 s的WO₃/Pt复合薄膜显示最为优异的光电流和光电催化性能。同时,沉积时间为80 s的WO₃/Pt复合薄膜的光电催化性能优于其光催化和电催化性能。     

单靶溅射制备铜锌锡硫薄膜及原位退火研究

采用衬底加热溅射铜锌锡硫(CZTS)四元化合物单靶制备CZTS薄膜,并研究原位退火对制备薄膜的影响.结果表明:在溅射结束后快速升温并保持一段时间,所得到的样品相比于未原位退火的CZTS薄膜结晶质量更好,且表面更平整致密;原位退火后的CZTS薄膜太阳电池性能参数也相应地有所提升,其开路电压(V_(OC))为575 mV,短路电流密度(J_(SC))为8.32 mA/cm~2,光电转换效率达到1.82%.     

铜锌锡硫薄膜材料及其器件应用研究进展

铜锌锡硫薄膜材料组成元素储量丰富, 环境友好, 成本低廉, 成为最具前景的薄膜材料之一. 目前, Cu₂ZnSn(S, Se)₄ (CZTSSe)薄膜太阳电池的最高转换效率已经达到12.6%. 本文总结了Cu₂ZnSnS₄ (CZTS)的发展历史, 依次介绍了CZTS薄膜材料的结构特性、光学特性、电学特性、界面特性和Na对CZTS 薄膜的影响, 详细介绍了CZTS薄膜的制备方法及器件应用的最新研究进展, 总结了目前CZTS薄膜太阳电池发展中存在的问题, 展望了今后的研究方向.     

基于FTO/VO2/FTO结构的VO2薄膜电压诱导相变光调制特性

采用直流磁控溅射和后退火工艺在掺氟的SnO₂(FTO)导电玻璃衬底上制备VO₂薄膜, 研究了不同退火时间和不同比例的氮氧气氛对VO₂薄膜性能的影响, 对VO₂薄膜的结晶取向、表面形貌、表面元素的相对含量和透过率随波长变化进行了测试分析, 结果表明在最佳工艺条件下制备得到了组分相对单一的VO₂薄膜. 基于FTO/VO₂/FTO结构在VO₂薄膜两侧的透明导电膜上施加电压并达到阈值电压时, 观察到了明显的电流突变. 当接触面积为3 mm×3 mm时, 阈值电压为1.7 V, 阈值电压随接触面积的增大而增大. 与不加电压的情况相比, FTO/VO₂/FTO结构在电压作用下高低温的红外透过率差值可达28%, 经反复施加电压, 该结构仍保持性能稳定, 具有较强的电致调控能力.     

Preparing Cu2ZnSnS4 films using the co-electro-deposition method with ionic liquids

Cu2ZnSnS4（CZTS） films are successfully prepared by co-electrodeposition in aqueous ionic solution and sulfurized in elemental sulfur vapor ambient at 400 C for 30 min using nitrogen as the protective gas.It is found that the CZTS film synthesized at Cu/（Zn＋Sn）=0.71 has a kesterite structure,a bandgap of about 1.51 eV,and an absorption coefficient of the order of 10 4 cm 1.This indicates that the co-electrodeposition method with aqueous ionic solution is a viable process for the growth of CZTS films for application in photovoltaic devices.     

磁控溅射制备W掺杂VO2/FTO复合薄膜及其性能分析

为了获得相变温度低且热致变色性能优越的光学材料, 室温下在F:SnO₂ (FTO)导电玻璃基板表面沉积钨钒金属膜, 再经空气气氛下的热氧化处理, 制备了W掺杂VO₂/FTO复合薄膜, 利用X射线光电子能谱、X射线衍射和扫描电镜对薄膜的结构和表面形貌进行了分析. 结果表明: 高温热氧化处理过程中没有生成W, F, V混合氧化物, W以替换V原子的方式掺杂. 与采用相同工艺和条件制备的纯VO₂/FTO复合薄膜相比, W掺杂VO₂薄膜没有改变晶面取向, 仍具有(110)晶面择优取向, 相变温度下降到35 ℃左右, 热滞回线收窄到4 ℃, 高低温下的近红外光透过率变化量提高到28%. 薄膜的结晶程度明显提高, 表面变得平滑致密, 具有很好的一致性, 对光电薄膜器件的设计开发和工业化生产具有重要意义. 关键词： W掺杂 2')" href="#">VO₂ FTO导电玻璃 磁控溅射     

Preparing Cu₂ZnSnS₄ films using the co-electrodeposition method with ionic liquids

Cu₂ZnSnS4（CZTS） films are successfully prepared by co-electrodeposition in aqueous ionic solution and sulfurized in elemental sulfur vapor ambient at 400 C for 30 min using nitrogen as the protective gas.It is found that the CZTS film synthesized at Cu/（Zn+Sn）=0.71 has a kesterite structure,a bandgap of about 1.51 eV,and an absorption coefficient of the order of 10 4 cm 1.This indicates that the co-electrodeposition method with aqueous ionic solution is a viable process for the growth of CZTS films for application in photovoltaic devices.