研究目的
研究开发一种低成本、稳健的溶液法制备高性能Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜太阳能电池的方法。
研究成果
开发了一种高效且具有成本效益的CZTS前驱体溶液制备技术，实现了9.71%的光电转换效率。该方法有望降低铜锌锡硫光伏器件的制造成本，并可推广至其他新兴光伏材料。
研究不足
由于杂质相的衍射峰位置相似，仅凭XRD图谱无法充分表征CZTSSe薄膜的相纯度。该方法需要通过碱金属钝化处理及优化器件制备条件来进一步提升。
1：实验设计与方法选择：
开发了一种低成本且稳健的乙醇/硫代乙醇酸/1-丁胺三元溶液法制备CZTSSe太阳能电池。
2：样品选择与数据来源：
采用金属盐和溶剂配制CZTS前驱体溶液。
3：实验设备与材料清单：
乙酸铜(II)一水合物、乙酸锌(II)二水合物、乙醇、1-丁胺、硫代乙醇酸、硫酸镉8/3-水合物、硫脲、硫粉、硒粒、二氧化锡(II)氧化物二水合物、氢氧化铵。
4：实验步骤与操作流程：
制备CZTS前驱体溶液，经离心、旋涂于镀钼钠钙玻璃衬底，预退火后硒化形成CZTSSe吸收层。
5：数据分析方法：
采用XRD、拉曼光谱及C-V测试进行表征。
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Tin(II) chlorideoxide dihydrate
SnCl2?2H2O
Sigma-Aldrich
Used as a precursor in the preparation of CZTS precursor solution.
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Copper(II) acetate monohydrate
Cu(CH3COO)2?H2O
Aladdin Inc.
Used as a precursor in the preparation of CZTS precursor solution.
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Zinc(II) acetate dihydrate
Zn(CH3COO)2?2H2O
Aladdin Inc.
Used as a precursor in the preparation of CZTS precursor solution.
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Ethanol
CH3CH2OH
Aladdin Inc.
Used as a solvent in the preparation of CZTS precursor solution.
-
1-butylamine
CH3(CH2)3NH2
Aladdin Inc.
Used as a solvent in the preparation of CZTS precursor solution.
-
Thioglycolic acid
HSCH2COOH
Aladdin Inc.
Used as the main sulfur source in the preparation of CZTS precursor solution.
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Cadmium sulfate 8/3-hydrate
CdSO4?8/3-H2O
Aladdin Inc.
Used in the fabrication of CZTSSe solar cells.
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Thiourea
NH2CSNH2
Aladdin Inc.
Used in the fabrication of CZTSSe solar cells.
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Sulfur powder
S
Aladdin Inc.
Used in the preparation of CZTS precursor solution.
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Selenium pellet
Se
Aladdin Inc.
Used in the selenization process of CZTS nanocrystal precursor films.
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Ammonium hydroxide
NH4OH
Beijing chemical works
Used in the fabrication of CZTSSe solar cells.
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