研究目的
利用雾化喷雾热解法研究铜掺杂浓度对用于太阳能电池制备的硫化铅薄膜的影响。
研究成果
铜（Cu2+）离子成功掺入硫化铅结构中，这一结果通过X射线衍射得到证实，并通过能谱分析进一步验证。随着掺杂水平从0%增加到6%，带隙在1.61电子伏特至2.10电子伏特之间变化。该现象可提高太阳能电池的转换效率。
研究不足
所获得的低效率是由于Cu:PbS结构中的缺陷机制所致。随着铜掺杂水平的提高，带隙显著增大。
1：实验设计与方法选择
采用简易喷雾法，通过雾化器在玻璃基底上制备PbS薄膜。铜掺杂比例以2%为梯度从0%递增至8%，其余沉积参数保持恒定。
2：样品选择与数据来源
以硝酸铅(Pb(NO3)2)为铅源、硫脲(CS(NH2)2)为硫源沉积PbS薄膜。将配制的溶液作为纯溶液及添加2%、4%、6%和8wt.%浓度铜前驱体掺杂剂进行喷涂。
3：实验设备与材料清单
雾化器喷枪、珀金埃尔默Lambda紫外-可见-近红外分光光度计、帕纳科X’Pert Pro X射线衍射仪、蔡司EVO 18扫描电子显微镜、原子力显微镜(AFM)、荧光光谱仪、霍尔效应测量系统、吉时利源表(型号2450)。
4：实验流程与操作规范
将配制溶液喷涂于基底表面。雾化器喷枪配备编程步进电机系统，通过xy方向移动实现薄膜均匀沉积。随后将制得的Cu:PbS薄膜冷却至室温并进行各项表征研究。
5：数据分析方法
通过Tauc关系式由吸收测量光谱计算光学带隙，采用特定方程测定Cu:PbS薄膜的晶粒尺寸(D)、应变(ε)及位错密度(δ)。
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Keithley source meter
Model-2450
Keithley
Used to measure the variation of current and voltage (I-V) for the prepared PbS solar cell.
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EVO 18 ZEISS scanning electron microscope
EVO 18
ZEISS
Used to analyze the morphology and elemental analysis of the prepared films.
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Nebulizer spray gun
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Used for the deposition of PbS thin films on glass substrates.
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Lambda Perkin Elmer UV-Vis-NIR Spectrophotometer
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Perkin Elmer
Used for optical measurements of the thin films.
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PAN analytical X’Pert Pro XRD
X’Pert Pro
PAN analytical
Used for X-ray diffraction study of the films.
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Atomic Force Microscopy (AFM)
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Used to visualize the films surface roughness.
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Spectrofluorometer
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Used to obtain the photoluminescence (PL) spectrum of the sample.
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Hall Effect measurement setup
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Used to find the type of conductivity and carrier concentration.
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