研究目的
研究一步电沉积法制备的CZTS薄膜在无退火硫化处理后的结构与光学特性及其光伏应用。
研究成果
该研究成功采用单步电沉积法（无需硫化工艺）制备出具有黄铜矿结构的CZTS薄膜。最佳沉积电位为-1.10 V。退火温度对薄膜的结构、光学及形貌特性影响显著，其中450°C退火的薄膜呈现1.48 eV的能隙，适用于光伏应用。
研究不足
该研究强调了由于各元素具有独特的还原电位，导致共电沉积化合物薄膜存在挑战。研究指出，次生相的存在以及退火温度对薄膜性能的影响是需要进一步优化的领域。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用恒电位法一步电沉积制备CZTS薄膜，研究了沉积电位的影响，并通过不同温度退火处理考察样品的结构与形貌特性。
2：样品选择与数据来源：
CZTS薄膜沉积于掺铟氧化锡（ITO）基底上，电解液包含二水合氯化铜(II)、氯化锌(II)、二水合氯化锡(IV)及硫脲。
3：实验设备与材料清单：
使用三电极电化学池，以镀ITO玻璃为工作电极，铂丝为对电极，饱和甘汞电极(SCE)为参比电极。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱进行分析。
4：实验流程与操作步骤：
电沉积在室温无搅拌条件下进行，通过酒石酸调节溶液pH值，循环伏安法确定沉积电位区间。
5：数据分析方法：
通过XRD图谱分析结构特性，SEM观察形貌特征，UV-Vis光谱研究光学性能。
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zinc(II) chloride
ZnCl2
Aldrich
Used in the electrolyte for electrodeposition of CZTS thin films.
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copper(II) chloride dehydrate
CuCl2
Sigma
Used in the electrolyte for electrodeposition of CZTS thin films.
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tin(IV) chloride dihydrate
SnCl2
Sigma
Used in the electrolyte for electrodeposition of CZTS thin films.
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thiourea
Used in the electrolyte for electrodeposition of CZTS thin films.
-
tartaric acid
Used to adjust the pH of the electrolytic solution.
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ITO-coated transparent conducting glass
Substrate for film growth.
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platinum wire
Pt
Counter electrode in the electrochemical cell.
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saturated calomel electrode
SCE
Reference electrode in the electrochemical cell.
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potentiostat
AMEL-2549
Controlled by Volta Scope software for electrodeposition and electrochemical characterization.
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X-ray diffraction
XRD
Used for structural quality examination of the absorber's layer.
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scanning electron microscopy
SEM
Used for surface film characteristic study.
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UV–visible absorption spectroscopy
UV–Vis
Used for optical properties investigation.
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