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用于太阳能电池的Cu2O:Na/ZnO异质结的电化学生长与表征

DOI：10.1016/j.jallcom.2019.152748 期刊：Journal of Alloys and Compounds 出版年份：2019 更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要： 通过简单的两步电沉积法成功制备了Cu2O:Na/ZnO/FTO异质结。研究了钠掺杂浓度对纳米结构电子、形貌、微观结构、光学及电学性能的影响。电沉积过程在恒定浴温（70℃）下采用不同钠离子浓度进行。循环伏安法用于确定纯Cu2O电沉积的选择性电位。Mott-Schottky电化学阻抗分析显示Cu2O层呈p型导电性，ZnO薄膜呈n型导电性。X射线衍射分析表明所有掺杂与未掺杂的Cu2O纳米结构均具有多晶特性，其高度立方相Cu2O（111）晶粒取向和六方纤锌矿结构ZnO的（002）择优取向。扫描电子显微镜与原子力显微镜测量指出：通过钠掺杂作用，Cu2O:Nax/ZnO异质结的晶粒尺寸减小、粗糙度降低，并形成典型的（111）织构特征。紫外-可见光谱显示随着钠含量增加，带隙从2.223 eV红移至2.008 eV，同时光学电导率范围提升至9×101? cm?1。p-Cu2O:Na/n-ZnO异质结的电流-电压特性表现出优异整流行为，整流比高达3133%。钠掺杂不仅使Cu2O/ZnO异质结的串联电阻大幅降低，还显著改善了理想因子、阈值电压及光电响应。这些突出结果适用于光伏应用领域。
作者： Rania Kara，Halla Lahmar，Loubna Mentar，Rachid Siab，Figen Kadirgan，Amor Azizi
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

研究钠掺杂对Cu2O/ZnO异质结电子、形貌、微观结构、光学及电学特性的影响，以应用于太阳能电池。

研究成果

该研究成功通过简单的两步电沉积法制备了Cu2O:Na/ZnO异质结。钠掺杂显著改善了异质结的电子、形貌、微观结构、光学及电学性能，使其适用于光伏应用。这些异质结展现出优异的整流特性和高整流比，表明其具备用于太阳能电池的潜力。

研究不足

该研究未探究异质结在工作条件下的长期稳定性和耐久性。此外，基于这些异质结的太阳能电池效率也未以功率转换效率进行量化评估。

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