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《feslt2gt薄膜制備及光電性能》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論丈Fest薄膜制各及光電性能摘要立方晶系的FeS2具有合適的禁帶寬度，較高的光吸收系數(shù)，元素儲量豐富，環(huán)境相容性好，制各成本較低，是一種較有研究價(jià)值的新型太陽能電池材料。本文在緊密跟蹤國際研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，采用Fe及Fe。04先驅(qū)體膜硫化法制備了FeS2薄膜，研究了硫化工藝參數(shù)對晶體結(jié)構(gòu)及光電性能的影響、晶體織構(gòu)分布、晶體表面缺陷等對Fes2薄膜性能的影響以及Fes2應(yīng)用于染料敏化太陽能電池系統(tǒng)，在不同先驅(qū)體膜轉(zhuǎn)化規(guī)律與機(jī)制、FeS2晶體生長擇優(yōu)取向誘導(dǎo)與控制、Fes2／h12s3復(fù)合薄膜的制備、薄膜比表面能變化的作用以及利用F鶴2與多孔幣
2、02復(fù)合膜制備光陽極測試光電轉(zhuǎn)換性能等方面，取得了相應(yīng)結(jié)果。主要結(jié)論如下：磁控濺射制各的Fe膜及電沉積并氧化制各的Fe304膜在400℃硫化溫度及80kPa硫化壓力條件下均能較好地轉(zhuǎn)變?yōu)镕eS2薄膜。Fe304膜的硫化反應(yīng)速率高于Fe膜的硫化反應(yīng)速率，前者合適的硫化時(shí)間為10h，后者合適的硫化時(shí)間為20h。Fe膜硫化的FeS2薄膜平整致密，晶粒較大，光吸收系數(shù)較高，禁帶寬度接近理論值。Fe30。膜硫化的FeS2薄膜表面疏松多孔，晶粒細(xì)小，載流子濃度和電阻率較高。當(dāng)電沉積溶液的pH較低時(shí)，以ⅡD膜為基底的Fe304先驅(qū)膜熱硫化可以形成有h12S3伴生的F鋁2薄
3、膜。不同先驅(qū)體膜硫化形成FeS2薄膜中存在晶格畸變、過渡相、空位、間隙原子、晶界及幾何不連續(xù)等缺陷。相變比容變化產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和原予擴(kuò)散產(chǎn)生的點(diǎn)缺陷導(dǎo)致了FeS2薄膜晶格常數(shù)的變化。硫化反應(yīng)不徹底殘留的過渡相會降低其光吸收系數(shù)。過渡相、空位及間隙原子等晶體缺陷也能夠引入缺陷能級而降低Fes2薄膜的禁帶寬度。隨晶粒尺寸的減小禁帶寬度增加。薄膜厚度變化引起比表面積、位向分布比例、內(nèi)應(yīng)力分布、過渡相數(shù)量、點(diǎn)缺陷和面缺陷濃度的變化。厚度在120～550Ilm變化的FeS2薄膜晶體生長以(200)位向比例最高，其它位向的比例隨薄膜厚度增加發(fā)生一定程度的改變。隨Fes2薄
4、膜厚度增加，晶粒尺寸逐漸增加并在380nm時(shí)出現(xiàn)攝大值，飽和吸收區(qū)光吸收系數(shù)及禁帶寬度均減小，載流子濃度持續(xù)下降而電阻率持續(xù)上升。Fes2與In2S3共生FeS2的晶格常數(shù)小于標(biāo)準(zhǔn)值，并隨硫化時(shí)間的增加而進(jìn)一步減小。通過改變基底晶體類型能夠在一定程度上控制Fes2薄膜生長的晶體位向分布。對于Fe膜在400℃硫化合成的FeS2薄膜，當(dāng)基底為單晶Si(】00)、Si(1】1)及具有(11】)板織構(gòu)的Al時(shí)，均出現(xiàn)(200)擇優(yōu)取向。當(dāng)基底為具有(101)織構(gòu)的微晶幣02膜時(shí)，(200)及(220)擇優(yōu)取向共存。非晶玻璃基底對Fes2薄膜形成的位向分布影響不明顯。
5、當(dāng)基底為非晶結(jié)構(gòu)或與FeS2晶體有較大的錯(cuò)配度時(shí)，不能做為制約FeS2結(jié)晶位浙江大學(xué)博士學(xué)位論文&s2薄膜制各及光電性能向的有效界面改變位向分布比例，F(xiàn)eS2晶體取向分布主要受表面能及晶粒優(yōu)先生長方向控制。當(dāng)基底為晶態(tài)并與FeS2某些位向的錯(cuò)配度較小時(shí)，F(xiàn)eS2晶體取向分布除受表面能、晶粒優(yōu)先生長方向控制外，還同時(shí)受界面應(yīng)變能的控制。相對單晶si(11】)基底而言，非晶玻璃基底上生長的FeS2薄膜晶格畸變及微觀應(yīng)變均較小，而光吸收系數(shù)較高。將Fes2與多孔Ti02復(fù)合成光陽極可以測試Fes2的光電轉(zhuǎn)換性能。隨Fes2薄膜厚度的增加，開路電壓下降。當(dāng)FeS2薄
6、膜厚度為540Ilm時(shí)，短路電流出現(xiàn)最大值。關(guān)鍵詞：Fes2薄膜晶體結(jié)構(gòu)微觀組織光學(xué)性能電學(xué)性能Ⅱ浙江大學(xué)博士學(xué)位論文Fes2薄膜制各及光電性能Abstl?actT_hep01ycrystaIⅡneF色S2(pydte)withacubicsystemhasshownanimportaIltresearchValuetodevelopintoaproIIlisillgcaIldidatefbrmemanufact【lreofs01arene唱ycellsduetoitssui詛bleene略ybandgap，hi曲0pticalabsoIpnoncoemde
7、ntabundaJltcons6t11e力tresourceinnamre，exceⅡentenvimnmentaIsaf呻afldIowpr印ar撕oncost．Ont11ebasisoft11epreViousresearchprogreSs，in廿1is山esis，廿lepolycrystamneF色S2ⅡlinfilIIlswereprepa五e(cuò)dbymenIlalsunrizingthepnecursOqspu牡eredFefihsa11delec∞d印ositedFe304fil“l(fā)s．nee服ctsofsuhrizingpmcesspar鋤et
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