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nc-Si:(Al2O3+SiO2)复合薄膜和sns薄膜的制备及其特性研究

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nc-Si:(Al2O3+SiO2)复合薄膜和SnS薄膜的制备及其特性研究

作者：郝培风陕西师范大学

学位级别：硕士

本论文分两部分,第一部分研究了nc-Si:(Al2O3+SiO2)复合热电薄膜。采用真空热蒸发在石英上蒸镀一层Al膜并在空气中退火的方法制备nc-Si:(Al2O3+SiO2)复合膜,利用X射线衍射仪(XRD)、环境扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)和透射电... 详细信息

本论文分两部分,第一部分研究了nc-Si:(Al2O3+SiO2)复合热电薄膜。采用真空热蒸发在石英上蒸镀一层Al膜并在空气中退火的方法制备nc-Si:(Al2O3+SiO2)复合膜,利用X射线衍射仪(XRD)、环境扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)和透射电子显微镜(TEM)等手段研究了薄膜的结构特性,用光致发光(PL)研究了它的光学特性,并用自制的热电性能测试仪对薄膜的热电特性进行了研究。第二部分研究sns薄膜。在玻璃衬底上,以sns粉末为蒸发源,采用真空热蒸发法并在N2中退火处理制备sns薄膜。利用XRD、SEM、能谱仪(EDS)、紫外近红外光谱仪(UV-VIS-NIR)和光致发光谱研究了sns薄膜的结构特性和光学特性。本论文得出主要结论如下： 1.通过对XRD谱的分析得到经退火样品中Al已完全被氧化,同时出现了纳米晶硅(nc-Si)。由Scherrer公式估算出嵌于复合膜(nc-Si:(Al2O3+SiO2)中的nc-Si的平均尺寸约为25 nm,由nc-Si峰位得到其晶格常数为0.316nm;2.通过对样品的Ranman谱的分析并估算得到复合膜中Si的晶化率约为96%,Si几乎完全晶化;3.通过对已沉积样品膜厚和退火后样品的横截面SEM图所显示的膜厚的比较得出,已沉积薄膜中的Al在退火过程中向下扩散到石英衬底里;4.在波长为325 nm激发下,nc-Si:(Al2O3+SiO2)复合薄膜光致发光的波长范围为480 nm-780 nm,这来自缺陷发光和nc-Si发光;5.在293 K-413 K温度范围内,nc-Si:(Al2O3+SiO2)复合膜的Seebeck系数绝对值和电阻率均有下降趋势,为n型导电,该复合膜的Seebeck系数在293 K与413 K分别时为-624μV和-225μV,在温度为293K时热电功率因子为7.62x10-5 Wmm-1K-2;6.已沉积的sns薄膜的结晶性良好,200℃下退火的样品的结晶性最好,sns晶粒尺寸约为15.4 nm,在不同的退火温度下sns晶粒尺寸无明显变化;7.退火温度高于400℃时,样品中出现了Sn2S3次生相;8.随着退火温度的升高,sns薄膜表面粗糙度增大;9.退火前后的sns薄膜的光学带隙几乎没有变化,在200℃下退火的sns薄膜的光学带隙约为1.39 eV;10.不同条件下制备的sns薄膜在波长为325 nm激光激发下,没有带间发光(约950 nm),但发出波长为498nm和530nm发射光,推断为缺陷中心发光。

关键词： nc-Si:(Al2O3+SiO2)薄膜热电特性 Seebeck系数 sns薄膜光致发光

两步法制备太阳能电池吸收层sns薄膜及其性能的研究

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两步法制备太阳能电池吸收层SnS薄膜及其性能的研究

作者：黄赐昌福州大学

学位级别：硕士

硫化亚锡(sns)的禁带宽度Eg≈1.3eV,接近太阳能电池的最佳禁带宽度1.5eV,在理论上其能量转换效率达到25%;其吸收系数α﹥104cm-1,用作太阳能电池耗材少;其组成元素S和Sn在地球上储量丰富、廉价、无毒,有很好的环境兼容性。因此,它作为... 详细信息

硫化亚锡(sns)的禁带宽度Eg≈1.3eV,接近太阳能电池的最佳禁带宽度1.5eV,在理论上其能量转换效率达到25%;其吸收系数α﹥104cm-1,用作太阳能电池耗材少;其组成元素S和Sn在地球上储量丰富、廉价、无毒,有很好的环境兼容性。因此,它作为太阳能电池吸收层具有独特的优越性。本文采用两步法在不同硫化温度和硫化时间的条件下制备sns薄膜,并通过测试分析了所制备的薄膜的物相结构、化学成分、表面形貌及光电性能等。研究了工艺参数对所制备的sns薄膜的影响规律,初步探索出制备sns薄膜的最佳工艺参数:硫化温度为20020℃硫化时间为600分钟。在这种条件下所制备的sns薄膜的附着力良好,表面致密,S/Sn≈1,直接能带间隙在1.45eV左右,对可见光的吸收系数α﹥6×104cm-1。在理论上,硫化温度为280℃90℃硫化时间为200分钟时也能制备sns薄膜。但是,由于硫过量,在这种条件下制备的sns薄膜容易含有硫化锡(sns2)、三硫化二锡(Sn2S3)等其它化合物。此外,提高硫化温度和延长硫化时间都将提高薄膜的附着力、结晶度和致密性。当硫化时间为30分钟硫化温度在180℃40℃之间变化时,薄膜的S/Sn值随着硫化温度的升高从0.72上升到1.08,能带间隙从1.44eV上升到1.48eV。当硫化时间为30分钟硫化温度在240℃10℃之间变化时,薄膜的S/Sn值随着硫化温度的升高从1.08上升到1.96,能带间隙随着硫化温度的升高从1.01eV上升到1.72eV。当硫化温度为220℃时,薄膜的S/Sn值随着硫化时间的延长从0.88上升到1.05,能带间隙随着硫化时间的延长从1.47eV下降到1.38eV。当硫化温度为290℃时,薄膜的S/Sn值随着硫化时间的延长从0.92上升到1.57,能带间隙随着硫化时间的延长从0.95eV上升到的1.21eV。本论文的研究将为制备sns薄膜提供一种较好的方法,同时也为进一步研制新型sns薄膜太阳能电池奠定了良好的基础。

关键词：太阳能电池两步法 sns薄膜光电性能

快速退火对PLD法制备sns薄膜特性的影响及其器件研究

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快速退火对PLD法制备SnS薄膜特性的影响及其器件研究

作者：刘磊合肥工业大学

学位级别：硕士

目前,sns是最具有发展前景的光伏材料之一,非常有希望作为未来高效的太阳能转换材料。sns具有稳定的化学性质,无毒性,其构成元素在自然界储量丰富。因此,制备出高质量的sns薄膜,将会在太阳能电池的研究方面具有重要意义。本文主要研究... 详细信息

目前,sns是最具有发展前景的光伏材料之一,非常有希望作为未来高效的太阳能转换材料。sns具有稳定的化学性质,无毒性,其构成元素在自然界储量丰富。因此,制备出高质量的sns薄膜,将会在太阳能电池的研究方面具有重要意义。本文主要研究不同快速退火温度对脉冲激光沉积法所制备sns薄膜特性的影响,以及基于sns薄膜异质结器件特性。利用脉冲激光沉积(PLD)法在玻璃衬底上室温沉积sns薄膜,并在氩气保护下对所制备薄膜样品进行快速退火处理,退火温度分别为200℃、300℃、400℃、500℃和600℃。利用X射线衍射(XRD)仪、拉曼光谱仪(Raman)、X射线能量色散谱(EDS)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)、Keithley 4200-SCS半导体参数分析仪研究了快速退火温度对sns薄膜样品的晶体结构、化学组分、断面形貌、薄膜厚度、表面形貌以及薄膜的光学性质和电学性能的影响。测试结果表明,sns薄膜样品在不同的退火温度下均沿(111)晶面择优取向生长,且均具有sns特征拉曼峰,sns薄膜样品经过400℃高温快速退火,其结晶程度最好;在400℃时,薄膜样品成分接近理想配比;所制备薄膜样品的厚度随着退火温度的升高逐渐减小,而颗粒尺寸在逐渐增大;sns薄膜样品在可见光范围内的吸收系数均可达到105cm-1量级,在400℃时直接带隙为1.92eV;退火温度为500℃时,薄膜有最小电阻率14.97Ω·cm。利用PLD法在Si衬底上制备了p-sns/n-Si异质结器件,在玻璃衬底上制备了p-sns/n-ZnO异质结器件,利用半导体参数分析仪进行了器件的电学特性测试,I-V测试结果表明器件具有良好的整流特性,在白光照射下有良好的光响应。

关键词： sns薄膜脉冲激光沉积快速退火异质结器件

CH3NH3PbI3、sns薄膜及其器件的研究

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CH3NH3PbI3、SnS薄膜及其器件的研究

作者：刘丹丹合肥工业大学

学位级别：硕士

有机-无机杂化钙钛矿材料是一种新型的光吸收材料。CHNHPbI因具有良好的光学和电学特性,是一种特别适合作太阳能电池和光电器件吸收层的材料。sns因其储量丰富、在可见光范围内的吸收能力强等特点,具有良好的应用前景。因此,制备高质量... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿材料是一种新型的光吸收材料。CHNHPbI因具有良好的光学和电学特性,是一种特别适合作太阳能电池和光电器件吸收层的材料。sns因其储量丰富、在可见光范围内的吸收能力强等特点,具有良好的应用前景。因此,制备高质量的CHNHPbI和sns薄膜及其器件,且研究其相关的性能,在太阳能电池和光电器件的研究领域具有深远的影响。本文利用脉冲激光沉积法制备CHNHPbI薄膜及其器件,射频磁控溅射法制备sns薄膜,主要研究不同靶材摩尔比、脉冲重复频率对CHNHPbI薄膜性能的影响,不同溅射功率对sns薄膜性能的影响,以及基于CHNHPbI薄膜异质结器件的特性。利用脉冲激光沉积法在玻璃衬底上室温沉积CHNHPbI薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线能谱仪(EDS)、原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、紫外-可见-近红外分光光度计(UV-VIS-NIR)和Keithley4200-SCS半导体参数分析仪,分别对所制备薄膜的晶体结构、物相组成、化学组分、表面形貌、光学特性和电学性质进行表征分析。结果表明:在不同的靶材摩尔比和脉冲重复频率下制备的CHNHPbI薄膜均结晶。在靶材摩尔比(PbI2:CH3NH3I)为1:10,脉冲重复频率为8Hz的条件下制备的薄膜样品,结晶质量好,显示了单相的CHNHPbI,沿(002)衍射峰择优取向;各元素的原子比接近理想化学计量比;在可见光范围内,具有强的光吸收能力,直接禁带宽度为1.66 eV。利用射频磁控溅射法在玻璃衬底上室温沉积并结合快速退火制备sns薄膜。利用X射线衍射、拉曼光谱和紫外-可见-近红外分光光度计研究了不同溅射功率(60-120W)条件下所制备sns薄膜样品的晶体结构、物相组成以及有关光学特性。结果表明:所制备的薄膜样品均已结晶,溅射功率的提高有利于改善薄膜的结晶质量,溅射功率为100W的样品为纯相sns薄膜,其结晶质量和择优取向度高、且应变最小,在可见光范围内,具有强的光吸收能力,吸收系数达105cm-1数量级,直接禁带宽度为1.54 eV。利用脉冲激光沉积法制备了 CHNHPbI/n-Si异质结器件,并用半导体参数分析仪对器件的电学和光电特性进行了测试分析。I-V特性显示该器件具有良好的整流特性和较快的光响应速度,上升和下降的响应时间分别为58.8μs和1.9μs。

关键词： CH3NH3PbI3薄膜 sns薄膜脉冲激光沉积射频磁控溅射异质结器件

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sns薄膜的制备技术及其性能的研究进展

江西科学 2005年第4期23卷 496-498页

作者：黄赐昌程树英钟南保陈岩清福州大学电子科学与应用物理系福建福州350002

sns是一种IV-VI族半导体材料,非常适合于作为太阳能电池的吸收层材料。目前已经研究开发了许多制备sns薄膜的技术,并对其性能进行了研究,详细阐述了sns薄膜的制备技术及其性能的研究进展。

关键词： sns薄膜制备方法性能

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阴极恒电流法电沉积sns薄膜

功能材料与器件学报 2004年第4期10卷 441-445页

作者：程树英陈岩清钟南保黄赐昌陈国南福州大学化学系福州350002 福州大学电子科学与应用物理系福州350002

用阴极恒电流沉积法制备sns薄膜。研究了溶液的pH值、离子浓度比、电流密度等电沉积参数对薄膜组分的影响,得出制备sns薄膜的理想的工艺条件为:pH=2.7,Sn2+:S2O32-=1:5,J=3.0mA·cm-2,t=1.5h,并制备出了成分为Sn0.995S1.005的膜层。用... 详细信息

用阴极恒电流沉积法制备sns薄膜。研究了溶液的pH值、离子浓度比、电流密度等电沉积参数对薄膜组分的影响,得出制备sns薄膜的理想的工艺条件为:pH=2.7,Sn2+:S2O32-=1:5,J=3.0mA·cm-2,t=1.5h,并制备出了成分为Sn0.995S1.005的膜层。用扫描电镜观察了该薄膜的表面形貌,用X射线衍射分析了其物相结构,表明它是具有正交结构的sns多晶薄膜,晶粒大小不一,在200-800nm之间。用分光光度计测量了该薄膜在400-3000nm波段的透射光谱和吸收光谱,发现其在400-900nm波段的透过率较低,在950-1000nm附近有明显的吸收边,在波长大于1000nm后其透过率较大。

关键词：电沉积 sns薄膜电流密度

基片温度对真空热蒸发的sns薄膜性能的影响

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微细加工技术 2008年第4期 32-34页

作者：贾宏杰程树英福州大学物理与信息工程学院福建省光催化重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地福州350002

利用真空热蒸发法在玻璃基片上制备sns薄膜，在50℃～200℃之间，研究了基片温度对sns薄膜的结构、形貌和光电性能的影响。结果表明，随着基片温度的升高，sns薄膜的结晶度越好，薄膜变得更光滑，薄膜颗粒也增大了；薄膜的平均粗糙度从1... 详细信息

利用真空热蒸发法在玻璃基片上制备sns薄膜，在50℃～200℃之间，研究了基片温度对sns薄膜的结构、形貌和光电性能的影响。结果表明，随着基片温度的升高，sns薄膜的结晶度越好，薄膜变得更光滑，薄膜颗粒也增大了；薄膜的平均粗糙度从19．1nm减小到3．92nm，薄膜颗粒的平均粒径从108nm增大到150nm。而且随着基片温度的升高，sns薄膜的栽流子浓度从7．118×10^13cm^-3提高到2．169×10^15cm^-3，而电阻率从641．8Ω·cm降低到206．2Ω·cm。但是基片温度对薄膜的物相结构和导电类型没有影响。在不同基片温度下，所制备的薄膜都是具有正交结构的多晶sns，在（111）晶面上有很强的择优取向，其导电类型都为P型。

关键词： sns薄膜真空热蒸发性能基片温度

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锑掺杂sns薄膜的制备及性能研究

锑掺杂SnS薄膜的制备及性能研究

掺银对太阳能电池吸收层材料sns薄膜性能的影响

TFC'15全国薄膜技术学术研讨会

作者：夏冬林徐俊硅酸盐建筑材料国家重点实验室(武汉理工大学)

sns的光学直接带隙和间接带隙宽度分别为1.2-1.5 eV和1.0-1.1eV,吸收系数可达10 cm以上,与太阳辐射中的可见光有很好的光谱匹配,非常适合用作太阳能电池中的光吸收层,是一种很有潜力的太阳能电池材料。本文以三乙醇胺、硫代乙酰胺、氯... 详细信息

sns的光学直接带隙和间接带隙宽度分别为1.2-1.5 eV和1.0-1.1eV,吸收系数可达10 cm以上,与太阳辐射中的可见光有很好的光谱匹配,非常适合用作太阳能电池中的光吸收层,是一种很有潜力的太阳能电池材料。本文以三乙醇胺、硫代乙酰胺、氯化亚锡、三氯化锑、氨水和氯化胺为反应物,采用化学浴沉积的方法在玻璃衬底上沉积了不同锑掺杂的sns:Sb薄膜,研究了锑掺杂量对所得薄膜晶相结构、表面形貌、光学性能和电学性能。采用XRD、FESEM、UV-Vis spectrum及霍尔效应测试系统对sns:Sb薄膜的结构、表面形貌、光学性能和电学性能进行了表征。实验结果表明:所制备的锑掺杂薄膜的物相结构为斜方晶体结构,没有出现锑的氧化物的峰,说明所有的Sb离子进入到sns晶格中取代了部分的Sn离子,形成了固溶体。随着Sb掺入量的提高,sns:Sb薄膜光透过率发生蓝移,直接光学带隙增加;Sb的掺入能改变sns薄膜的导电类型,由p型导电变成n型导电。sns薄膜的电阻率呈先下降后增大的趋势,最佳锑掺入量为5.4wt%。

关键词： sns薄膜 sns:Sb薄膜化学浴沉积光电性能太阳电池

来源： cnki会议评论

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掺银对太阳能电池吸收层材料SnS薄膜性能的影响