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《cu2znsns4和cu2nisns4的制備與表征研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、PREPARATIoNANDCHARACTERIZATIoNoFCu2ZnSnS4ANDCu2NiSnS4RESEARCHADissertationSubmittedTotheGraduateSchoolofHenanNormalUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceByLiYanguoSupervisor：Prof．WangTianXingMay，2014摘要㈣55㈧039㈣9Y2能源危機(jī)和環(huán)境污染使太陽能電池目漸受到人們的重視，發(fā)展新型高效、清潔、低成本的太
2、陽能電池是未來的發(fā)展趨勢。傳統(tǒng)的硅基太陽能電池雖然已經(jīng)應(yīng)用到了實際生活當(dāng)中，但是其制造過程會污染環(huán)境。銅銦鎵硒太陽能電池雖然光電轉(zhuǎn)化效率已達(dá)百分之二十左右，但是材料中含有對環(huán)境有害的Ga和In兩種元素，并且這兩種元素在地球上的含量低且成本高，因而其產(chǎn)業(yè)化也受到很大限制。四元硫族化合物如銅鋅錫硫、銅鐵錫硫等新型材料與銅銦鎵硒晶體結(jié)構(gòu)類似；材料中各種元素在地球上儲量豐富，對環(huán)境無污染；光吸收系數(shù)大于104／era；能帶處于1．0．1．5eV之間，正好處于最佳太陽光吸收范圍，因而逐漸得到人們的關(guān)注。日前，銅鋅錫硫的光電轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到了百分之十一：銅鐵錫硫等還處于開發(fā)階段，但已經(jīng)
3、發(fā)表的文獻(xiàn)表明銅鐵錫硫在薄膜太陽能電池中也有很大的應(yīng)用價值。本論文中我們采用傳統(tǒng)的燒結(jié)法來制備銅鋅錫硫，并研究了銅鋅錫硫的最佳反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間；利用常用的溶劑熱法來合成新型的銅鎳錫硫，通過優(yōu)化反應(yīng)條件，確定了最佳反應(yīng)溫度、時間、表面活性劑用量等因素，并研究了銅鎳錫硫的形成機(jī)理。本論文主要工作有以下兩方面：1．采用燒結(jié)法成功制備出了銅鋅錫硫，通過改變溫度和時間兩個條件我們確定最佳反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間分別為600oC和10h，這兩個條件下得到的晶粒結(jié)晶化程度最大，但是發(fā)現(xiàn)樣品中各元素比例不符合化學(xué)計量比，這可能是因為反應(yīng)過程沒在密閉容器中進(jìn)行而導(dǎo)致Sn和S大量揮發(fā)。2．采用傳統(tǒng)
4、的溶劑熱方法合成銅鎳錫硫，并對銅鎳錫硫的各種性質(zhì)進(jìn)行了表征。以乙二醇為溶劑，硫酸銅、氯化鎳、氯化亞錫為金屬前驅(qū)體，硫脲為硫源，聚乙烯吡咯烷酮為表面活性劑，將試劑混合均勻后轉(zhuǎn)移到高壓反應(yīng)釜，之后230oC反應(yīng)24小時，最后制備出了花狀納米顆粒。利用XRD、SEM、EDS、TEM、UV-Vis等儀器測量了產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、表面形貌、選區(qū)電子衍射、光吸收等性能。結(jié)果表明我們成功地合成出了花狀銅鎳錫硫納米顆粒，其各元素組成符合化學(xué)計量比；此外樣品在可見光區(qū)域?qū)μ柟庥忻黠@的吸收，根據(jù)光吸收圖譜我們估算出了銅鎳錫硫的能隙約為1．41eV，這個值正好處于太陽能最佳吸收能隙范圍之內(nèi)，這表明
5、銅鎳錫硫在太陽能電池的光吸收材料方面有較大的應(yīng)用價值。為了優(yōu)化反應(yīng)條件、找出最佳反應(yīng)途徑，我們對與溶劑熱反應(yīng)有關(guān)的一些因素如溫度、反應(yīng)試劑濃度、表面活性劑的含量、反應(yīng)時間等分別作了調(diào)研，實驗結(jié)果表明只有當(dāng)反應(yīng)溫度為230oC時才能得到純凈無雜相的銅鎳錫硫；并且發(fā)現(xiàn)不同濃度和PVP用量條件下的反應(yīng)會得到不同的形貌，只有當(dāng)反應(yīng)試劑的濃度和PVP的用量適當(dāng)時才能得到花狀納米顆粒；最后為了探索形貌的形成機(jī)理，我們又研究了反應(yīng)時間對產(chǎn)物形貌的影響，實驗結(jié)果表明花狀納米顆粒的發(fā)展經(jīng)歷了成核一溶解—再結(jié)晶的過程，反應(yīng)最初是球狀晶粒的團(tuán)聚物，之后球形晶粒形成片狀結(jié)構(gòu)，然后片狀結(jié)構(gòu)相互交叉重
6、疊形成花狀納米顆粒。關(guān)鍵詞：銅鋅錫硫，銅鎳錫硫，納米材料，太陽能電池ABSTRACTEnergycrisisandenvironmentalpollutionmakesolarcellsincreasinglybroughttotheattentionofpeople，thedevelopmentofnewtypeofthesolarcellwhichareefficient，clean，lowcostisthedevelopmenttrendofthefuture．Thoughthetraditionalsilicon—basedsolarcellshasbeenappl
7、iedtosomeaspectsoflife，butthemanufacturingprocesswillpollutetheenvironment。Althoughthephotoelectricconversionefficiencyofcopperindiumgalliumselenidesolarcellshasreachedtwentypercent，thematerialcontainsGaandIntwoelementswhichpollutetheenvironmentalandthesetwoel
