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一步电沉积法制备CuZnSn金属合金前驱体薄膜及后续合成Cu2ZnSnS4与Cu2ZnSnSe4光吸收薄膜和异质结器件
摘要： 在富锌电解液中以低沉积速率于钼基底上电沉积制备了CuZnSn金属合金前驱体薄膜，该前驱体通过硫化与硒化工艺转化为光伏吸收层薄膜Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4。采用X射线衍射、拉曼光谱及光电流光谱技术对薄膜进行物相鉴定，扫描电子显微镜用于分析薄膜表面形貌、均匀性与致密性。结果表明前驱体与吸收层薄膜均具有均匀致密的结构，前驱体薄膜由Cu3Sn、Cu6Sn5和Cu5Zn8相组成且其晶粒尺寸随阴极电位紧密变化。通过X射线衍射图谱、拉曼位移及光学跃迁能量验证了前驱体向Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4的转化过程。为评估吸收层薄膜的器件性能，制备了CdS/Cu2ZnSnS4和CdS/Cu2ZnSnSe4异质结二极管并测定其器件参数：理想因子1.3-1.9、整流比约120、反向饱和电流约30-60μA/cm2。利用二极管短路光电流的光电流光谱技术测定了吸收层薄膜的带隙能量及其他光学跃迁能量。
关键词： 电沉积，铜锌锡硫（CZTS），铜锌锡硒（CZTSe），光电流，拉曼
更新于2025-09-23 15:23:52
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硫化环境对电子束蒸发堆叠金属前驱体制备Cu?ZnSnS?薄膜的影响
摘要： 铜锌锡硫化物（Cu2ZnSnS4；CZTS）因其廉价、无毒且地壳储量丰富的组成元素以及高吸收系数，相较于现有吸收层材料具有显著优势。本研究通过电子束蒸镀制备了玻璃/Cu/Zn/Sn/Cu和玻璃/Cu/Sn/Zn/Cu两种堆叠顺序的前驱体薄膜，并分别在元素硫粉和5% H2S+N2气体环境中以不同升温速率进行硫化处理。采用X射线衍射和拉曼光谱研究了硫化环境及升温速率对CZTS形成的影响，通过场发射扫描电子显微镜和能谱仪分别分析了薄膜形貌与成分。结果表明：低升温速率下硫粉环境中制备的薄膜结晶性更优且杂质相更少。所有薄膜均检测到ZnS相，而仅H2S气体环境中制备的薄膜存在SnS相，由此证实低升温速率的元素硫粉硫化环境最有利于CZTS薄膜形成。最终采用玻璃/Cu/Zn/Sn/Cu前驱体堆叠成功制备出带隙为1.48 eV且含微量ZnS杂质的CZTS薄膜。
关键词： 斜坡速率，电子束蒸发，铜锌锡硫（CZTS）
更新于2025-09-23 15:22:29
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CZTS-还原氧化石墨烯复合材料的结构与光学研究及其在光伏器件中的应用
摘要： 基于(Cu2ZnSnS4)CZTS的太阳能电池未能实现目标光电转换效率，原因在于光生载流子生成不足或电子-空穴对向电极末端传输受阻，这导致器件开路电压(Voc)和短路电流密度(Jsc)降低。为此，将半导体吸收材料与高迁移率的还原氧化石墨烯(rGO)作为填料复合，在活性层内形成桥梁网络，既可促进载流子分离，又能在复合前将载流子传输至电极。本文报道了一种用于光伏器件的CZTS纳米颗粒锚定rGO复合材料的简易溶液浇铸制备方法。通过XRD、拉曼、SEM和紫外-可见光谱分析证实了CZTS纳米颗粒在rGO片层表面的存在与分布。
关键词： 拉曼光谱、X射线衍射（XRD）、铜锌锡硫（CZTS）、还原氧化石墨烯（rGO）、扫描电子显微镜（SEM）、光伏器件
更新于2025-09-12 10:27:22
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CZTS纳米晶体的伸缩合成与金发姑娘效应
摘要： 首次提出采用单一溶剂通过加热法实现kesterite结构CZTS纳米晶（NCs）的简易低温合成。系统研究了温度与时间对材料结构、形貌及成分特性的影响规律。发现随着反应温度升高，纳米晶尺寸从15nm增大至45nm。结构分析表明：短时反应会生成二元和三元杂相，3小时反应可获得纯相CZTS?；谙晗傅氖毙蛳嘌荼溲芯?，提出了合理的CZTS纳米晶形成机制——其相演化顺序为Cu2S相→Cu2SnS3中间化合物→最终形成纯kesterite结构CZTS。反应3小时时获得最佳的Cu/(Zn+Sn)与Zn/Sn比例。计算得出带隙值为1.5eV，该数值是太阳能电池应用的理想值。结果表明：反应温度和时间对获得具有可控成分及最佳带隙的纯相CZTS起决定性作用。
关键词： 低温、加热方法、纳米晶体、铜锌锡硫（CZTS）
更新于2025-09-10 09:29:36