研究目的
本工作的目的是研究不同铝掺杂比例下PbS:Al薄膜的结构、形貌、光学和电学特性。
研究成果
采用NSP技术制备了高质量PbS:Al薄膜。通过XRD和EDS证实了Al离子在PbS体系中的成功掺杂。研究发现，Al掺杂浓度的增加会导致带隙显著增大，这可能有助于提高光伏电池的效率。采用优化后的PbS薄膜Al掺杂水平（6 wt%）制备异质结器件，其太阳能电池效率达到0.44%。该研究为通过正确理解和优化沉积参数及材料来提高异质结转换效率奠定了基础。
研究不足
所制备的异质结构器件太阳能电池效率较低（0.44%），这可能是由于制备的p型PbS与n型CdS结构之间电子空穴对跃迁受到干扰所致。未来可通过改变沉积参数、采用不同n型窗口层替代CdS以及优化前后电极来提高效率。
1：实验设计与方法选择：
采用雾化热解（NSP）技术在钠钙玻璃基板上沉积PbS及掺铝PbS薄膜。该方法因其能以可控沉积速率和膜厚制备多种导电及半导体材料的薄层薄膜而被选用。
2：样品选择与数据来源：
以硝酸铅（PbNO3）和三氯化铝（AlCl3）分别作为主体材料（PbS）与掺杂剂（Al）的前驱体，硫脲前驱体作为硫（S）源。
3：实验设备与材料清单：
X-Pert Pro X射线衍射仪、触针式轮廓仪检测器（型号SJ-301）、扫描电子显微镜（EVO 18 ZEISS）、原子力显微镜（AFM）、能量色散X射线分析仪（EDS）、紫外-可见-近红外分光光度计（Lambda PerkinElmer）、荧光光谱仪、四探针仪、Keithley源表（型号2450）。
4：1）、扫描电子显微镜（EVO 18 ZEISS）、原子力显微镜（AFM）、能量色散X射线分析仪（EDS）、紫外-可见-近红外分光光度计（Lambda PerkinElmer）、荧光光谱仪、四探针仪、Keithley源表（型号2450）。 实验步骤与操作流程：
4. 实验步骤与操作流程：沉积前对基板进行清洗烘干，将前驱体溶于去离子水并混合，保持基板温度恒定在200°C，通过步进电机驱动雾化喷嘴进行x-y方向移动以实现薄膜均匀沉积。
5：数据分析方法：
从XRD图谱计算结构参数，利用Tauc关系由光学数据确定光学带隙，室温下采用四探针仪测定电学性能。
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X-Pert Pro X-ray diffractometer
CuKα, λ ? 1.5418 ?
Analyzing the XRD pattern of the prepared pure PbS and PbS:Al thin films
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Stylus Profilometer detector
SJ-301
Measuring the films thickness
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Scanning electron microscope
EVO 18 ZEISS
Analyzing the morphological behavior of prepared films
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Atomic force microscopy
AFM
Analyzing the surface roughness and nature of the grains
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Energy dispersive X-ray analysis
EDS
Determining the existence of chemical composition of Pb, S and Al
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UV–Vis–NIR Spectrophotometer
Lambda PerkinElmer
Observing optical absorption and transmittances
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Spectrofluorometer
Measuring Photoluminescence (PL) spectrum at room temperature
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Four probe instrument
Determining the electrical properties of the prepared PbS:Al thin films
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Keithley source meter
Model-2450
Studying the current Vs voltage (I–V) characteristics for the prepared PbS:Al based hetrostructure
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