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oe1(光电查) - 科学论文

17 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

  • CZTS太阳能电池及通过在CZTS/CdS界面蒸发Al2O3提高开路电压的可能性

    摘要： 我们报道了超薄Al2O3层（厚度低至3 nm）作为界面钝化策略对提升Cu2ZnSnS4/CdS基太阳能电池性能的效果。经过初步优化后，证实热蒸发沉积的Al2O3能改善p-n结特性。所制备器件开路电压的提升取决于吸收层成分，而填充因子（FF）的改善显然与可能存在的漏电路径绝缘有关。此外还讨论了其对其他光电参数的影响。

    关键词： Al2O3，界面钝化，热蒸发，Cu2ZnSnS4（CZTS）

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 钛基衬底上铜锌锡硫硒（CZTS）太阳能电池溶液法制备的成功与挑战

    摘要： 基于溶液法的Cu2ZnSn(S,Se)4（CZT(S,Se））太阳能电池在柔性金属箔上的卷对卷（R2R）加工是实现光伏低成本制造的有效途径。本研究首次成功在多种钛基衬底上制备出溶液法处理的CZTS器件，在75微米柔性钛箔上实现了2.88%的最高光电转换效率（PCE）。通过对比研究器件性能与特性，我们旨在解决关键工艺挑战：首先发现钛基衬底的高效热传导导致黄铜矿薄膜快速结晶，其特征为小晶粒尺寸、高密度晶界及Mo/CZTS界面附近大量孔隙，这些因素影响电荷传输并加剧器件复合；其次证实硫化处理所需高温会导致金属离子扩散——观察到Ti4+离子向上迁移至Mo/CZTS界面，而Cu1+和Zn2+离子则透过Mo层扩散进入钛基体；最后残余应力数据证实叠层材料在整个溶液法工艺过程中保持良好结合。这些发现通过电子成像观测、二次离子质谱元素深度剖析及钛基衬底X射线残余应力分析共同验证。

    关键词： SIMS，钛，CZTS，太阳能电池，应力

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • 采用短硫化周期生长Cu<sub>2</sub>ZnSnS<sub>4</sub>（CZTS）薄膜

    摘要： 在本研究中，CZTS薄膜通过两阶段工艺制备：先在镀钼玻璃基板上依次磁控溅射沉积金属Cu、Zn和Sn层，随后在530℃和560℃下进行不同保温时间（1、60和180秒）的快速热退火处理。采用XRD、拉曼光谱、SEM、EDX和光致发光技术对不同硫化温度及反应时间获得的CZTS薄膜进行了表征。结果表明，除CZTS560-60薄膜外，延长硫化时间能提升结晶质量。SEM表面形貌显示薄膜具有非均匀、致密的多晶结构。光致发光测得薄膜光学带隙约为1.36-1.38 eV。研究发现通过短时反应可获得贫铜富锌的CZTS薄膜。XRD图谱和拉曼光谱证实形成了黄铜矿结构CZTS相及CuS、SnS、SnS2等第二相。通过提取CZTS薄膜(112)衍射峰的半高宽(FWHM)值...

    关键词： 硫化时间，Cu2ZnSnS4（CZTS），两步法，溅射，硫化温度，黄锡矿

    更新于2025-09-23 02:50:22

  • 通过嵌入式等离子体金纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应提升Si/CZTS太阳能电池的转换效率

    摘要： 本工作采用脉冲激光沉积(PLD)技术制备了Au/Si/CZTS/Ag和Au/Si/等离子体-CZTS/Ag太阳能电池。这些CZTS太阳能电池基于不同厚度(61 nm、112 nm和210 nm)的p型CZTS超薄膜，这些超薄膜生长在n型硅片上。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)和紫外-可见光谱(UV-vis)研究了CZTS超薄膜的形貌、晶体结构和光学特性。在80 mW/cm2的AM 1.5太阳辐射下测得了CZTS太阳能电池的J-V特性。研究发现，当CZTS超薄膜厚度达到最佳值时，其短路电流密度(Jsc)、开路电压(Voc)和转换效率(η)均随之提升。但61 nm和112 nm厚度的CZTS超薄膜吸收率较低，当嵌入金等离子体纳米颗粒后，这些超薄膜在可见光和近红外(NIR)区域的吸收率显著提高。此外，等离子体CZTS太阳能电池的Jsc和η值均有所提升，这归因于：等离子体金纳米颗粒向CZTS半导体导带的电子转移、CZTS超薄膜在宽光谱范围内(可见光至NIR区域)的光子吸收增强，以及金纳米颗粒的光子散射作用延长了光在CZTS半导体中的传输路径。

    关键词： 超薄膜，CZTS，金，局域表面等离子体共振，脉冲激光沉积，效率

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • [IEEE 2019年首届科学与工程及机器人技术进展国际会议(ICASERT) - 孟加拉国达卡(2019.5.3-2019.5.5)] 2019年首届科学与工程及机器人技术进展国际会议(ICASERT) - 基于数值分析的高效CZTS太阳能电池

    摘要： 铜锌锡硫化物（CZTS）被视为Kesterite族中极具潜力的半导体材料之一，有望成为太阳能电池吸收层材料。本研究聚焦于高效CZTS基薄膜太阳能电池的数值模型与仿真。采用主流薄膜太阳能电池仿真软件wxAMPS对（Al:ZnO/i-ZnO/CdS/CZTS/Mo）结构电池进行模拟，分析了不同膜层特性对电池性能参数的影响。提出了一种转换效率达15.84%（填充因子FF=72.86%，开路电压Voc=0.78伏特，短路电流密度Jsc=27.98毫安/平方厘米）的优化电池方案。其温度系数TC为0.02%/○C，显示出该电池具有较高稳定性。所有仿真结果均对高性能薄膜CZTS太阳能电池的制备具有重要指导意义。

    关键词： wxAMPS，转换效率，数值模拟，CZTS，薄膜太阳能电池

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 地球丰产元素Cu-Zn-Sn-S太阳能电池中替代电子传输层的a-TiO?/Cu-Zn-Sn-S界面能级排列与纳米尺度研究

    摘要： 多年来，以丰富地球元素和纯硫化物为原料的铜锌锡硫（CZTS）太阳能电池效率一直停滞在9.4%左右，而其同类产品铜铟镓硒（CIGS）的效率已超过22%?？返缪梗╒OC）偏低是导致效率低下的主要挑战因素，这是由严重的非辐射界面复合引起的。传统CZTS-CdS界面因能量级排列不当和晶格失配存在较高缺陷态，加剧了陷阱辅助复合效应，从而导致低开路电压。本研究提出采用非晶态二氧化钛（带隙Eg=3.8 eV）作为传统低带隙硫化镉（Eg=2.4 eV）层的理想替代材料。通过X射线光电子能谱（XPS）和紫外光电子能谱（UPS）对CZTS-TiO2层表面及界面进行了研究，结果显示CZTS-TiO2界面呈现有利的"尖峰"状构型，其导带偏移值为0.17 eV。利用开尔文探针力显微镜对CZTS-TiO2层界面进行纳米尺度探测表明，与传统CZTS-CdS界面相比，CZTS-TiO2界面的复合势垒更高。基于CZTS-TiO2异质结的光电探测器中光生载流子的快速衰减响应和较低持续光电导现象进一步验证了研究结果。能级排列与纳米尺度界面研究表明，二氧化钛可作为丰富地球元素CZTS太阳能电池极具前景的缓冲层替代材料。

    关键词： XPS、TiO2、CZTS、CdS、能级排列、KPFM、UPS、太阳能电池、界面复合

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • [2019年IEEE微纳电子学区域研讨会（RSM） - 马来西亚彭亨州云顶高原（2019.8.21-2019.8.23）] 2019年IEEE微纳电子学区域研讨会（RSM） - 电化学沉积法制备太阳能电池用CZTS薄膜的pH效应研究

    摘要： 电化学沉积法因其具有化学计量比控制精确、大面积生长、易于形成纳米结构、成本低廉以及可能制备均匀薄膜等优势而被广泛应用。本研究采用单步电沉积法在ITO衬底上沉积Cu?ZnSnS?(CZTS)薄膜，尝试在pH值为4.70、5.10、5.70和6.23的四种不同条件下获得CZTS吸收层。电共沉积过程中使用柠檬酸钠作为络合剂。沉积后的CZTS薄膜在硫粉和氮气氛围中经580°C退火60分钟，以实现黄锡矿结构的再结晶。通过X射线衍射(XRD)、光学吸收技术、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和拉曼光谱等手段研究了CZTS薄膜的结构、形貌及光学特性。在pH 5.7溶液中沉积的CZTS薄膜在28.53°、37.02°、47.33°、56.17°、69.23°和76.44°处出现的衍射峰分别对应(112)、(202)、(220)、(312)、(008)和(332)晶面。其他pH值生长的薄膜中均观察到来自杂相的衍射峰。pH 5.7条件下制备的CZTS薄膜显示出三个拉曼模态：在326 cm?1处出现强峰，284 cm?1和367 cm?1处出现两个弱峰（其他薄膜中未显现），这些峰位与黄锡矿结构CZTS薄膜的特征拉曼峰完全吻合。

    关键词： XRD和拉曼光谱、电化学沉积、CZTS

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 对苏门答腊岛松巴哇地区低成本Cu2ZnSnS4薄膜光伏潜在利用的分析

    摘要： 松巴哇岛具备转型为智慧城市的发展潜力，可利用太阳能作为其主要替代能源。这座位于热带国家印度尼西亚的岛屿拥有长达八个月的旱季，期间太阳辐射强度达4.51瓦/平方米/小时，使太阳能成为该地区极具前景的资源。其资源丰富性与零污染特性是太阳能成为优质可再生能源的主要因素。初步计算表明，太阳能能够提供巨量能源，而太阳能电池板与光伏技术将太阳能转化为电能时可实现零温室气体排放。然而太阳能电池的高初始安装成本阻碍了其作为替代能源的普及，同时部分构成太阳能板的物质材料可能对环境产生负面影响。本研究旨在通过分析成本与环境效益，评估低成本半导体基太阳能板作为独立照明光源的应用潜力。本文重点探讨了无需昂贵设备安装的简易化学方法，并提出了有助于降低太阳能板生产成本的技术方案建议。

    关键词： 环保、太阳能电池、Cu2ZnSnS4（CZTS）、可再生和可持续能源

    更新于2025-09-16 10:30:52