銅銦硫-硒(CIS)材料的制備與性能研究.pdf

1、在當前世界各國面臨能源日益緊缺的情況下，人們已把廉價、清潔的太陽能作為現(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轉換效率高、成本低、性能穩(wěn)定并且具有優(yōu)良的抗干擾、耐輻射能力強等優(yōu)點而受到各國光伏研究人員的關注。半導體納米晶因光性能、電性能等其它優(yōu)異性能依賴自身基本的粒徑、形貌等改變而發(fā)生變化。不同的制備方法，將會得到不同形貌、尺寸或其它結構的無機材料，

2、從而使光電及其它性能也有所不同。因而，采用一定的合成方法合成有特殊結構及高質量的納米晶顆粒亦成為關鍵步驟。本文主要從制備特殊結構、高性能、低成本以及環(huán)境友好等角度出發(fā)，分別采用一鍋煮的化學溶液法和生物模板法制備出了CIS材料。同時將制備的CIS材料分別作為太陽能電池的光吸收層和燃料敏化電池的對電極進行一些性能表征，以期CIS材料能夠廣泛應用于太陽能電池生產中。
　　 本論文主要工作包括以下幾個部分：
　　 在第二章中，我

3、們利用通過簡易的一鍋煮方法制備出了無機配體介導的不同結構的CuInS2納米晶。由無機配體介導，一鍋煮的方法下合成了尺寸可調的CuInS2納米晶。實驗中探討了一系列反應條件對合成的CuInS2納米晶形貌及尺寸的影響，性能表征顯示納米晶在可見光范圍內有很好的吸收，具有較好的光響應性能。提出了無機配體介導/有機配體介導合成CuInS2的生長機理。同樣的反應物質，其它反應條件不變的情況下，通過改變反應氣氛，常壓下合成了尺寸小于5nm黃銅礦結構的

4、CuInS2量子點，其合成的納米晶顯示出了較強的熒光性能，為CuInS2在醫(yī)學追蹤器、生物標識等方面的應用提供了一種新的合成方法。另外通過改變實驗中的反應溶劑，常壓下制備出了纖鋅礦結構的CuInS2材料。這些實驗結果顯示化學反應中，無機配體添加量、溫度、時間、氣氛環(huán)境及反應溶劑等的選擇對合成尺寸可調、形貌、結構、性能可控的CuInS2中起到一定的作用。
　　 在第三章中，我們主要探討了黃銅礦和纖鋅礦兩種結構CuInS2納米晶作為

5、對電極的一些光電性能。將兩種結構的CuInS2納米晶采用滴涂鋪膜方法作為對電極薄膜使用，探索滴涂次數(shù)條件對光電轉換效率的影響。光電轉換效率進行測試結果表明，硒化但是沒有化學后處理得到的CuInS2薄膜作為對電極時，兩種結構制得的薄膜作為對電極的轉換效率幾乎和鉑電極持平。結果顯示兩種結構的CuInS2都可以作為非鉑對電極取代昂貴的鉑對電極來被使用。
　　 在第四章中，我們以蝴蝶蝶翅為模板，利用生物模板法合成具有蝶翅結構的CuInS