不含有機配體CuInS2的制備及其光電性能研究.pdf

1、隨著社會的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源日益枯竭，尋找可再生的新能源成為世界各國的當務之急。目前，人們已把來源豐富、廉價、清潔無污染的太陽能作為現(xiàn)代開發(fā)利用的主要新能源之一。在太陽能的有效利用中，由銅銦硫/硒CuIn(S/Se)2（簡稱CIS）材料制備的太陽能薄膜電池以其成本低、性能穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率高、抗干擾耐輻射能力強等優(yōu)點受到世界各國光伏科研人員的重視，CIS被國際上稱為“下一時代非常有前途的新型薄膜太陽電池材料”。制備CIS薄膜的方法各種各

2、樣，其中溶液法是目前制備CIS薄膜最具成效的方法。
　　本文采用簡單的溶液法，用氯化亞銅、醋酸銦作為前驅(qū)體，十二烷基硫醇(DDT)和十八烯(ODE)的混合物溶液作為硫源和溶劑，制備了黃銅礦結(jié)構(gòu)的CuInS2納米晶(CISNCs)。通過相交換的方法，在保留了有機相合成的CuInS2納米晶良好分散性的基礎上，成功的去除了CuInS2納米晶表面影響電子傳輸?shù)挠袡C長鏈大分子。并且，將相交換前后的CuInS2納米晶薄膜作為對電極應用到染料敏

3、化太陽能電池(DSSCs)中，進行了光電性能測試。由測試結(jié)果可以看出，與相交換前的CuInS2納米晶薄膜相比，相交換后的CuInS2納米晶薄膜所獲到的光電轉(zhuǎn)換效率有大幅度提高，甚至可以與Pt電極所對應電池效率相當，所以我們實驗所采用的相交換法可以在一定程度上代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高溫熱解法來去除納米晶表面有機配體。最后，我們嘗試進行CuInS2薄膜太陽能電池的組裝，并對電池的性能進行I-V測試。我們利用各種方法制備了Mo背電極、CdS緩沖層、i-Z

4、nO/ITO窗口層、Al電極。
　　本論文主要工作包括以下幾個部分:
　　(1)第二章中，通過一鍋法制備了黃銅礦相的CuInS2，并且比較了加入十八烯(ODE)和不加十八烯對所制備的CuInS2納米晶的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、組份、分散性及其尺寸的均一性的影響。
　　(2)第三章中，我們采用相交換的方法，用硫化銨[(NH4)2S]溶于甲酰胺(FA)所得的溶液來處理第二章中所合成的CuInS2納米晶，使CuInS2納米晶從有機相

5、轉(zhuǎn)移到無機相。通過一系列的表征結(jié)果證明，我們成功的用無機配體S2-取代了CuInS2納米晶表面的有機配體。我們又將相交換前后的CuInS2納米晶制備成薄膜，作為對電極應用到染料敏化太陽能電池(DSSCs)中，并對其進行光電轉(zhuǎn)換效率的測試。測試結(jié)果表明，相交換后的CuInS2納米晶由于去除了表面的有機配體，減小的電子傳輸?shù)恼系K，電池的效率較高，甚至可以和Pt相媲美。
　　(3)第四章中，我們嘗試進行CuInS2薄膜太陽能電池的組裝。