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oe1(光电查) - 科学论文

12 条数据
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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

  • 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

  • 通过富铜硒化阶段从合金化Cu-Sn前驱体实现高效CZTSe太阳能电池的反应路径

    摘要： 本文提出了一种通过富铜硒化阶段从合金化Cu-Sn前驱体制备高效CZTSe太阳能电池的详细反应路径。研究聚焦于堆叠元素金属层（Cu-Sn-Zn）的硒化过程——这是铜锌锡硫硒化物（CZTSe）加工中常见的处理方法。在必要的退火温度（500-550°C）下，SnSe2-x等二元硒化物的高挥发性使得该反应路径易导致锡损失，从而对生长材料的成分控制与质量构成挑战。本研究报道了基于堆叠元素与合金前驱体的方法，探讨了采用Zn/Cu-Sn/Zn构型的优势：非合金化单质锡的缺失有助于抑制SnSe2-x相的形成与后续蒸发，防止硒化过程中薄膜的锡损失。该反应路径包含以下流程：i) 在富铜环境中开始CZTSe生长；ii) 通过供应SnSe2-x蒸汽实现成分转变；iii) 终止于贫铜状态，最终器件效率超过10%。本工艺中的成分转变过程与众所周知的CIGSe三步共蒸发最终阶段具有相似性。

    关键词： 反应路径，硒化，铜锌锡硫，合金化

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 具有约8%效率的Cu?CdSnS?太阳能电池中的抑制深陷阱与带隙波动

    摘要： 识别性能限制因素是太阳能电池技术发展中的关键步骤。近年来，基于Cu2ZnSn(S,Se)4的太阳能电池展现出良好的光电转换效率，但其性能仍逊色于其他薄膜太阳能电池。此外，导致这种性能劣势的基本材料特性尚不明确。本文通过比较Cu2ZnSnS4和Cu2CdSnS4的缺陷形成能及光电特性，揭示了深陷阱能级诱导的2CuZn+SnZn缺陷团簇对性能的限制作用。研究表明，在贫铜组分区域用镉替代锌可抑制这些有害缺陷团簇。尽管CuZn+ZnCu与CuCd+CdCu反位缺陷的形成能相近，但镉替代锌还能显著降低带隙波动。对不同Cu/[Cd+Sn]比例的Cu2CdSnS4系列进行详细研究，凸显了贫铜组分（可能通过VCu空位存在）在改善阳离子替代吸收体光电特性方面的重要性。最终展示了一款效率达7.96%的Cu2CdSnS4太阳能电池，这是基于Cu2ZnSnS4的全阳离子替代吸收体中实现的最高效率。

    关键词： 密度泛函理论，黄锡矿，铜锌锡硫，带隙波动，反位缺陷

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • Cu2ZnSnS4（CZTS）太阳能电池潜在缓冲层的数值分析

    摘要： 本研究采用太阳能电池电容模拟器（SCAPS-1D）对具有CdS/CZTS和ZnS/CZTS异质结的CZTS太阳能电池进行了模拟。研究了厚度和掺杂浓度对这两种结构性能的影响。结果表明：CdS/CZTS结构的最佳厚度约为30 nm，最佳掺杂浓度约为5×101? cm?3；ZnS/CZTS结构的最佳掺杂浓度约为5×101? cm?3。通过采用缓冲层的最优参数（厚度和掺杂浓度），CdS/CZTS结构CZTS太阳能电池的电效率从12.03%提升至12.38%，ZnS/CZTS结构则从12.51%提升至12.78%。所得结果为无镉CZTS太阳能电池的制造提供了有价值的见解。

    关键词： 薄膜、SCAPS-1D、太阳能电池、硫化镉、铜锌锡硫、硫化锌

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 一步电沉积法制备CZTS薄膜的结构与光学退火路径依赖特性及其自由退火硫化光伏应用

    摘要： 在电沉积-退火工艺中，初始沉积膜存在硫元素缺失，这使得硫化处理不可避免。本文采用一种电解液，在掺铟氧化锡玻璃基板上直接制备无需后续退火硫化的Cu2ZnSnS4薄膜，用于太阳能电池应用。通过恒电位法实现CZTS薄膜的一步制备，并研究了沉积电位的影响。通过不同温度退火处理制备样品，结合结构与形貌特性分析来理解生长行为并优化薄膜性能。X射线衍射(XRD)图谱显示(112)、(200)和(224)晶面特征峰，对应于黄铜矿结构薄膜及少量杂相。利用扫描电镜和XRD分析研究了薄膜均匀区域及晶粒尺寸随退火温度的变化规律。光学研究表明，禁带宽度Eg随退火温度变化在1.7-1.48 eV范围内增大。

    关键词： 铜锌锡硫，电沉积，退火，光伏，薄膜，自由退火硫化

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 超细Cu2ZnSnS4量子点功能化TiO2纳米管阵列在光电子学中的潜在应用

    摘要： 过去几年中，薄膜光伏器件的光电转换效率（PCE）取得了巨大进展，但目前大多数高效光活性层通常含有稀有或有毒元素，并需采用昂贵复杂的真空工艺，这不仅增加了成本，从长远来看也限制了其应用范围。本研究展示了一种协同效应：利用地壳丰度高且低毒的超细Cu2ZnSnS4（CZTS）量子点的量子效应，结合一维TiO2纳米管阵列的低电荷复合特性，开发光电功能器件。通过配体交换法，将制得的超细CZTS量子点牢固锚定在高度有序的TiO2纳米管阵列（TNAs）上，构建了简易的量子点敏化太阳能电池。与较大尺寸的CZTS量子点相比，这种基于超细CZTS量子点的太阳能电池光电转换效率显著提升了457%。功能化的CZTS量子点/TNAs体系还展现出优异的电荷传输能力，其复合速率低于量子点敏化TiO2纳米颗粒体系，有望作为低成本环保型功能层应用于多种潜在光电器件。

    关键词： 二氧化钛纳米管阵列、铜锌锡硫、太阳能电池、量子点

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 具有硅背场表面的CZTS太阳能电池数值模拟

    摘要： 背表面场的形成对太阳能电池性能具有重要影响。本研究采用太阳能电池电容模拟器（SCAPS）对基于CdS/CZTS的太阳能电池进行数值模拟，旨在研究背面硅基背表面?。˙SF）层的影响，并预测其厚度与载流子密度对电池性能的作用。模拟结果表明：采用BSF层的电池展现出更优特性，转换效率从7.72%提升至10.69%。

    关键词： 硅背场，铜锌锡硫，太阳能电池

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • 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

  • 基于超薄CZTS活性层的n-Si/p-CZTS异质结太阳能电池的制备与光伏特性研究

    摘要： 本研究采用脉冲激光沉积（PLD）技术制备了Au/n-Si/p-CZTS/Ag太阳能电池。根据激光脉冲次数，在n-Si晶圆上生长了不同厚度的超薄CZTS薄膜。通过X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）和紫外-可见光谱（UV-vis）对这些超薄CZTS薄膜进行了分析。在80 mW/cm2的AM 1.5太阳辐射下，根据超薄CZTS薄膜厚度确定了Au/n-Si/p-CZTS/Ag太阳能电池的J-V特性。本研究制备的器件中，测定了超薄CZTS薄膜太阳能电池的短路电流密度（mA/cm2）、填充因子、开路电压（V）和光电转换效率（%）。本文详细讨论了超薄CZTS薄膜太阳能电池的光伏（PV）特性，由此确定了具有最高效率的理想超薄CZTS薄膜太阳能电池结构并得出结论。

    关键词： 效率、超薄膜、太阳能电池、脉冲激光沉积、铜锌锡硫、硅

    更新于2025-09-11 14:15:04