CdS薄膜及其太陽(yáng)能電池的制備和性質(zhì)研究

1、 韭夏至亟左堂亟±堂位監(jiān)室4S遵堪的造堂掛廈塑縫撿的研究3.2.2CdS薄膜的SEM譜分析 圖3.6CdS/ITO薄膜的SEM譜(A沒(méi)做任何處理(B直接退火(cCdCl2處理后退火Fig.3.6SEM images ofCdS/ITO thin films(Aas depositedannealed(CcdCl2treated and annealedSEM是獲得材料表面形貌的重要手段之一,從材料表面形貌可以了解材料的結(jié)構(gòu)。因而我們測(cè)量了不同退火方法得現(xiàn)的CdS薄膜的SEM譜如圖3.6所示,其中標(biāo)記A的為沒(méi)有任何處理的CdS薄膜的SEM圖,標(biāo)記B的為退火后CdS薄膜的SEM圖,標(biāo)記C

2、的為CdCl2處理后退火的CdS薄膜的SEM圖。從圖中看出沒(méi)有任何處理的CdS薄膜的晶粒細(xì)小均勻,晶粒大小約為100nm;退火后的CdS薄 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或 撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū) 而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作 了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者簽名：舉關(guān)彼 簽字日期 剮年月乒日 CdS薄膜及其太陽(yáng)能電池的制備和性質(zhì)研究 作者： 學(xué)位授予單位： 常笑薇 北京交通大學(xué)

3、相似文獻(xiàn)(10條 1.學(xué)位論文 夏蘭 CdS/CdTe太陽(yáng)能電池中CdS薄膜的制備及其特性研究 2007 薄膜太陽(yáng)能電池作為一種新的能源材料正在得到迅速的發(fā)展和進(jìn)步，CdS/CdTe多晶薄膜太陽(yáng)能電池由于具有成本低廉、性能穩(wěn)定、工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)受到 了廣泛重視。其中，CdS薄膜既作為CdS/CdTe多晶薄膜太陽(yáng)能電池p-n結(jié)的n型材料，也作為電池的窗口層，其質(zhì)量直接影響CdTe薄膜的制備，更重要的是影 響電池的光電轉(zhuǎn)換效率及其壽命。 制備CdS多晶薄膜的方法很多如，電沉積法(ED、近空間升華法(CSS、絲網(wǎng)印刷法(SP、分子束外延(MBE、物理氣相沉積法(PVD、濺射法和化學(xué)水浴 法(CBD等。

4、其中，化學(xué)水浴法工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，且易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，因而受到人們的廣泛重視。本文亦采用化學(xué)水浴法沉積CdS薄膜，探討了成膜 溶液的溫度、pH值、反應(yīng)物濃度(包括硫脲及NH<,4>C1濃度等條件對(duì)CdS薄膜質(zhì)量的影響，并對(duì)薄膜進(jìn)行不同條件的熱處理，著重研究低溫下CdS薄膜的制備 ，得到以下主要結(jié)論： 1由XRD分析可以確定CdS薄膜沿著(111方向高度擇優(yōu)取相，屬于立方相結(jié)構(gòu)，退火處理不會(huì)改變晶體結(jié)構(gòu)，說(shuō)明CdS薄膜部分重結(jié)晶，并未發(fā)生相變 。 2在沉積CdS薄膜的過(guò)程中，在沉積時(shí)間為15分鐘時(shí)，CdS薄膜厚度達(dá)到最大60nm，此后膜厚將不會(huì)改變。 3當(dāng)沉積溫度為65；pH值為

5、9.5：CdCl<,2>、硫脲、NH<,4>C1濃度比為1：5：15時(shí)，得到均勻、致密、附著力較強(qiáng)、光電特性良好的CdS薄膜。 4本文只初步研究各種條件下退火對(duì)CdS薄膜性質(zhì)的影響，但尚未找到最佳退火條件。 2.學(xué)位論文 孫學(xué)柏 CdS/CdTe薄膜太陽(yáng)能電池的制備及其特性研究 2006 CdS/CdTe薄膜太陽(yáng)能電池的制備及其特性研究，是一項(xiàng)國(guó)際前沿課題。在光伏領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前景。其中CdS薄膜做為電池的窗口層，其質(zhì)量直接影 響在此基礎(chǔ)上制備的吸收層CdTe薄膜質(zhì)量的好壞，對(duì)電池的效率和壽命是非常重要的。在CdS薄膜的眾多制備方法中，化學(xué)沉積(CBD方法設(shè)備簡(jiǎn)單、成

6、本低 廉，是最有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒?。但是在化學(xué)沉積制備CdS薄膜的過(guò)程中，總伴隨著兩個(gè)機(jī)制，即發(fā)生在溶液中的同質(zhì)沉積和發(fā)生在襯底上的異質(zhì)沉積。同質(zhì)沉 積產(chǎn)生大量CdS顆粒，浪費(fèi)原料，不利于CdS薄膜的生成。異質(zhì)沉積有兩種過(guò)程：一種是在襯底上吸附CdS顆粒的過(guò)程稱(chēng)為簇簇機(jī)制，其導(dǎo)致薄膜形貌粗糙、 疏松。另一種稱(chēng)為離子離子機(jī)制，由這種機(jī)制得到的CdS薄膜均勻致密、平整。由于各種機(jī)制在溶液中支配的沉積過(guò)程相互競(jìng)爭(zhēng)，如何控制實(shí)驗(yàn)條件，快速 制備均勻平整無(wú)針孔的CdS薄膜始終是各個(gè)實(shí)驗(yàn)室研究的焦點(diǎn)。 本文通過(guò)對(duì)沉積溫度、沉積時(shí)間、溶液的濃度配比、pH值等影響反應(yīng)過(guò)程的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，用化學(xué)沉積方法(CBD制備

7、了均勻致密的CdS薄膜。由于通常 CBD方法制備的CdS薄膜有良好的化學(xué)配比，所以有很高的暗電阻和很高的光敏系數(shù)，然而退火對(duì)薄膜的結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸、光能隙、載流子壽命都有重要的影 響。研究了退火對(duì)CdS薄膜的影響。此外涂敷CdCl2處理在其他半導(dǎo)體光伏器件上有巨大的作用。實(shí)驗(yàn)還通過(guò)XRD、SEM、光譜等手段研究了涂敷CdCl2退火處 理對(duì)CdS薄膜的影響。發(fā)現(xiàn)CdCl2處理對(duì)CdS薄膜的質(zhì)量有顯著改善。用CSS方法制備了CdTe薄膜太陽(yáng)能電池，并對(duì)電池的性能進(jìn)行了探討。 3.期刊論文 敖建平.徐勤友.孫國(guó)忠.Ao Jianping.Xu Qinyou.Sun Guozhong 水浴沉積法制備太陽(yáng)

8、能電池用CdS薄膜 南昌航空工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）1999,13(3 本文用化學(xué)沉積法和電化學(xué)沉積法制備太陽(yáng)能電池用半導(dǎo)體薄膜硫化鎘(CdS,對(duì)成膜的影響因素進(jìn)行了測(cè)試.結(jié)果表明,化學(xué)沉積CdS質(zhì)量較好,沉積速度 較慢,受pH的影響較大,且水浴容器壁上沉積有大量的CdS膜.電化學(xué)沉積CdS的電流密度在0.52.5 mA/cm2的范圍內(nèi),沉積速度快,材料消耗少,但是對(duì)電流密 度過(guò)于敏感,成膜參數(shù)難以控制. 4.學(xué)位論文 萬(wàn)磊 銅銦硒薄膜太陽(yáng)能電池相關(guān)材料研究 2010 銅銦硒(CIS或銅銦鎵硒(CIGS和硫化鎘(CdS是制造薄膜太陽(yáng)能電池的非常優(yōu)良的化合物半導(dǎo)體材料，CIGS 太陽(yáng)能電池有非

9、常高的光電轉(zhuǎn)化效率，目 前已經(jīng)達(dá)到19.9%。為了推進(jìn)CIGS 薄膜太陽(yáng)能電池的商業(yè)化進(jìn)程，需要開(kāi)發(fā)大面積和低成本的薄膜沉積方法。電化學(xué)沉積(electrodeposition，簡(jiǎn)稱(chēng)ED和 化學(xué)浴沉積(chemical bath deposition ，簡(jiǎn)稱(chēng)CBD均不受襯底面積、沉積溫度和真空環(huán)境的限制，是兩種非常有吸引力的薄膜沉積方法。但是這兩種制備 方法也存在一些問(wèn)題，如沉積出的薄膜結(jié)晶性和電學(xué)性質(zhì)都不盡如人意，因此有必要優(yōu)化ED 和CBD 過(guò)程，并通過(guò)熱處理提高薄膜的結(jié)晶性。在各類(lèi)熱處理 中，我們重點(diǎn)研究了化學(xué)浴沉積的CdS 薄膜的CdCl2 熱處理、一步電化學(xué)沉積的CIS 預(yù)制膜的硒化

10、熱處理和蒸發(fā)沉積的InSe/Cu 疊層預(yù)制膜的硒化熱處理。 在第一章中，我們首先介紹了太陽(yáng)能電池的發(fā)展和光伏發(fā)電的基本原理，然后介紹了CuInSe2 薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展以及電池中各層薄膜的功能和制備方法 ，最后論述了CuInSe2 和CdS 材料的物理性質(zhì)。 在第二章中，我們研究了CdCl2 熱處理促進(jìn)化學(xué)浴沉積的CdS 薄膜再結(jié)晶的機(jī)制。為此我們進(jìn)行了CdCl2 熱處理(有CdCl2 涂層和空氣熱處理(無(wú)CdCl2 涂 層的對(duì)比研究。空氣熱處理的CdS 薄膜表面被部分氧化，而CdCl2 熱處理的CdS 薄膜由于Cl 離子在CdS 中的擴(kuò)散機(jī)制保護(hù)其未被氧化，進(jìn)而通過(guò)CdS 點(diǎn)缺 陷的研究揭

11、示了這種抗氧化機(jī)制。并且在熱處理過(guò)程中做了原位拉曼光譜研究，對(duì)CdS 薄膜的結(jié)構(gòu)變化尤其是立方-六方相變進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，最后聯(lián)合其 他測(cè)試手段揭示了CdCl2 熱處理促進(jìn)CdS 再結(jié)晶的機(jī)制。為了制備高轉(zhuǎn)化效率的CdS/CdTe 太陽(yáng)能電池，我們優(yōu)化了CdS 薄膜的化學(xué)浴沉積方法，制備出具 有(002 擇優(yōu)取向的六方相CdS 薄膜，并研究了其生長(zhǎng)機(jī)制。在深刻理解高質(zhì)量n 型CdS 薄膜形成過(guò)程的基礎(chǔ)上，本實(shí)驗(yàn)室其他研究生利用我們制備的CdS 薄膜，得到了12.4%的光電轉(zhuǎn)化效率的CdS/CdTe 太陽(yáng)能電池。 在第三章中，我們通過(guò)硒化一步電沉積的Cu-In-2Se(原子比預(yù)制膜制備了p 型Cu

12、InSe2 薄膜。為了得到太陽(yáng)能電池可用的高質(zhì)量、致密、均勻的CuInSe2 薄膜，我們系統(tǒng)地研究了硒化過(guò)程中襯底溫度和預(yù)制膜成分對(duì)薄膜最終結(jié)構(gòu)的影響。在不同硒化條件下，預(yù)制膜經(jīng)歷了非常不同的化學(xué)反應(yīng)路徑。薄膜的最 終結(jié)構(gòu)和其中存在的物相取決于預(yù)制膜成分、硒化溫度和硒化升溫曲線。聚集在薄膜表層的低熔點(diǎn)的CuxSe 相起到助熔劑和輸運(yùn)元素的作用，可以有效地輔 助CuInSe2 晶粒生長(zhǎng)。通過(guò)優(yōu)化硒化工藝，得到了結(jié)晶性很好的黃銅礦結(jié)構(gòu)CuInSe2 薄膜，在此基礎(chǔ)上制備的Glass/Mo/CIS/CdS/ZnO 太陽(yáng)能電池取得了初 步的結(jié)果。為了探索電化學(xué)沉積的CuInSe2 薄膜中各種不同的相，

13、我們進(jìn)一步研究了在83 K-723 K 溫度范圍內(nèi)電沉積CuInSe2 薄膜的變溫拉曼光譜。低溫 下用拉曼光譜探測(cè)到CuInSe2 化合物中的CuAu 相。參考聲子色散曲線，并用Ridley 模型對(duì)CuInSe2 的變溫拉曼光譜的峰位和線寬進(jìn)行了擬合，結(jié)果表明 ，黃銅礦結(jié)構(gòu)CuInSe2 的A1 振動(dòng)模非對(duì)稱(chēng)地衰減為兩個(gè)不同頻率的聲子。探究了CuAu 結(jié)構(gòu)CuInSe2 的A1 振動(dòng)模從低溫上升至400 K 時(shí)不發(fā)生頻率移動(dòng)的 反?，F(xiàn)象。為了優(yōu)化CuInSe2 薄膜的帶隙寬度，我們采用H2S 硫化一步電沉積Cu-In-2Se 預(yù)制膜的方法制備出結(jié)晶性較好的CuIn(Se,S2 薄膜。此外我們還

14、 用電沉積的方法制備出CdTe 薄膜，并在此基礎(chǔ)上得到開(kāi)路電壓超過(guò)500 mV 的CdS/CdTe 太陽(yáng)能電池。 在第四章中，我們用先蒸發(fā)Cu/InSe 疊層預(yù)制膜再硒化的方法制備出結(jié)晶性好、物相均一的黃銅礦結(jié)構(gòu)CuInSe2 薄膜。研究了硒化過(guò)程中不同溫度發(fā)生的化 學(xué)反應(yīng)和生成的物相，討論了生成黃銅礦結(jié)構(gòu)CuInSe2 的化學(xué)反應(yīng)路徑。為了得到器件級(jí)別的CuInSe2 薄膜，我們對(duì)其進(jìn)行了溴甲醇蝕刻并研究了蝕刻機(jī)理 。此外，研究了CuInSe2 薄膜太陽(yáng)能電池背電極Mo 和窗口層ZnO:Al 薄膜的沉積過(guò)程，討論了濺射氣壓和功率密度對(duì)Mo 層性質(zhì)的影響，制備出具有雙層結(jié) 構(gòu)的Mo 層，其附著

15、力、導(dǎo)電性和結(jié)構(gòu)性質(zhì)都十分優(yōu)良。研究了襯底溫度和負(fù)離子轟擊對(duì)ZnO:Al 薄膜電學(xué)、光學(xué)和結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響，制備了可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)高 透過(guò)率(>90%和低電阻率(1.1×10-3 .cm的ZnO:Al 薄膜。 5.學(xué)位論文 武莉莉 CdTe/CdS多晶薄膜及其異質(zhì)結(jié)界面的研究 2001 本論文的研究?jī)?nèi)容系“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目-族化合物半導(dǎo)體多晶薄膜太陽(yáng)電池的研制的一部分。論文以CdTeCdS薄膜及其異質(zhì)結(jié)為研究 對(duì)象，目的在于：1研究CdCl_2氣相退火對(duì)CdS薄膜微結(jié)構(gòu)、能隙寬度、電導(dǎo)率的影響。2找出CdTe薄膜的最佳退火條件。3探索氧氣在近空間升華沉積 CdTe薄膜過(guò)程中的作用。

16、通過(guò)系統(tǒng)研究，獲得以下主要成果：1首次發(fā)現(xiàn)無(wú)CdCl_2處理的CdS膜在410退火后出現(xiàn)金屬鎘的衍射峰。退火使CdS薄膜的光能 隙從剛沉積的2.51ev減小到2.40eV左右，接近CdS單晶的值(2.42eV。410退火30分鐘的CdS薄膜的光、暗電導(dǎo)比最大，電學(xué)性能最好。CdS薄膜的光電導(dǎo)衰 變曲線經(jīng)過(guò)擬合，可以反映出薄膜內(nèi)部雜質(zhì)缺陷態(tài)的相對(duì)多少。2獲得了CdTe薄膜的最佳退火條件380+CdCl_2處理。觀察到CdTe薄膜的再結(jié)晶過(guò)程 發(fā)生在退火380附近。 6.學(xué)位論文 歐陽(yáng)珉路 CdS納米薄膜的制備及CdS復(fù)合薄膜在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用 2009 煤、石油和天然氣等傳統(tǒng)非再生能源在我們的

17、生活中起到了非常大的作用，但是由于這些能源儲(chǔ)量有限，還會(huì)帶來(lái)環(huán)境問(wèn)題，使得人們?cè)絹?lái)越關(guān)注新能 源的開(kāi)發(fā)和利用。其中，太陽(yáng)能電池作為一種清潔的新能源而倍受青睞。 硫化鎘（CdS）作為一種n型半導(dǎo)體，其禁帶寬度為2.42eV，非常適合作為異質(zhì)結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池的窗口材料。同時(shí)由于CdS薄膜易于制備、成本低廉 ，使其成為太陽(yáng)能電池研究中的熱點(diǎn)。本文主要包括兩部分內(nèi)容：一、采用水熱法制備了CdS薄膜，并研究了各種反應(yīng)條件對(duì)CdS薄膜生長(zhǎng)的影響。二、將 CdS薄膜與Cu2O、CdTe和p型硅片復(fù)合，組裝成異質(zhì)結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池，并測(cè)定了電池的性能。 在第一部分內(nèi)容中，采用化學(xué)水?。–BD）法在乙酸鎘、硫脲和

18、氨水的溶液體系中制備出CdS薄膜。通過(guò)改變實(shí)驗(yàn)條件，研究了乙酸鎘、硫脲的初始濃度 、pH值、溫度等因素對(duì)CdS薄膜生長(zhǎng)的影響。還通過(guò)XRD、SEM、紫外可見(jiàn)吸收光譜等各種表征手段研究了CdS薄膜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了水 熱法制備CdS薄膜的最佳條件，并制備出均勻、致密、厚度可控的CdS薄膜。 在第二部分內(nèi)容中，采用CBD法和電沉積法制備了CdS/Cu2O、CdS/CdTe和CdS/p-Si薄膜，并組裝成異質(zhì)結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池，并測(cè)試了太陽(yáng)能電池的性能 ，分別得到了光電轉(zhuǎn)換效率最大為0.05、1.137和1.38×10-4的異質(zhì)結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池。同時(shí)通過(guò)改變薄膜的厚度，測(cè)試

19、了不同厚度的窗口層和吸收 層對(duì)太陽(yáng)能電池性能的影響。 7.期刊論文 儲(chǔ)祥薔.謝大弢.孟鐵軍.王莉芳.朱鳳.向蓉.全勝文.趙夔.陳佳洱 對(duì)超聲波作用下的化學(xué)浴沉積方法制備 CdS薄膜的譜學(xué)分析 -光譜學(xué)與光譜分析2003,23(4 用化學(xué)浴沉積法制備了CdS薄膜, 并研究了加超聲波對(duì)CdS薄膜生長(zhǎng)過(guò)程的影響. 利用盧瑟福背散射, X-射線粉末衍射和掃描電子顯微鏡對(duì)薄膜的厚度、 晶相和表面形貌進(jìn)行了表征. 結(jié)果表明施加超聲波的作用能有效地改善薄膜的質(zhì)量, 制備出均勻、致密的有較好的晶體結(jié)構(gòu)CdS薄膜. 同時(shí), 通過(guò)時(shí)間的控 制可以精確地控制薄膜在50 nm左右, 以滿(mǎn)足制備太陽(yáng)能電池的特殊要求.

20、8.學(xué)位論文 潘維 CdS薄膜光電化學(xué)電池及其離子識(shí)別特性的研究 2006 光電化學(xué)電池近幾十年在光解水、燃料電池、光電轉(zhuǎn)換等方面的研究取得了巨大的進(jìn)展，特別是近年來(lái)染料敏化太陽(yáng)能電池的成功，讓人們看到了低成 本、高效率太陽(yáng)電池的希望。而硫化鎘是一種在異質(zhì)結(jié)薄膜太陽(yáng)電池方面有著廣泛研究和應(yīng)用的光電子信息材料。本文創(chuàng)新性的提出了利用光電化學(xué)電池識(shí) 別和檢測(cè)離子的方法。由于光電化學(xué)電池的性能受制于其電解質(zhì)溶液的類(lèi)別和組成，不同的離子將引起光電化學(xué)電池性能不同的變化。這種識(shí)別和檢測(cè)離子 的方法具有靈敏性高、響應(yīng)迅速的特點(diǎn)。其抗干擾能力有待進(jìn)一步提高。 文中詳細(xì)介紹了光電化學(xué)電池的原理、應(yīng)用和研究現(xiàn)狀

21、，以及CdS薄膜材料的制備方法和研究進(jìn)展。研究了CBD(Chemical Bath Deoosition法制備 CdS薄膜以及沉積條件與CdS薄膜生長(zhǎng)的關(guān)系，從理論上分析和探討了CBD法沉積CdS薄膜的生長(zhǎng)機(jī)理。在此基礎(chǔ)上制備了電解質(zhì)溶液可流通的CdS薄膜光電化 學(xué)電池。測(cè)得最大光電流達(dá)到微安級(jí)。電解質(zhì)溶液可流通的設(shè)計(jì)可以迅速地改變電解質(zhì)溶液的組成，方便考察電解液中不同物質(zhì)對(duì)光電化學(xué)電池性能的影響 。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)此光電化學(xué)電池對(duì)Cd<'2+>、S<'2->有著特別的響應(yīng)，因此提出利用CdS薄膜光電化學(xué)電池識(shí)別和檢測(cè)Cd<'2+>、S&l

22、t;'2->的方法，并得到以下結(jié) 論： 1CdS薄膜光電化學(xué)電池對(duì)Cd2<'2+>有著高選擇性的識(shí)別。在0.1mol-L<'-1> KN0<,3>作為電解液的背景下，與其他各種金屬離子比較，只有摻入 Cd<'2+>是使光電流下降的。這種現(xiàn)象可能由于CdS多晶薄膜存在著對(duì)Cd<'2+>特性的晶界吸附，促使電極表面Fermi能級(jí)“釘扎”(Fermi-level pinning，以及這種吸附表現(xiàn)在對(duì)空間電荷層電場(chǎng)的作用上，增大電子-空穴的復(fù)合機(jī)率，降低了光電勢(shì)。這將使其可能發(fā)展成為一種新穎的Cd

23、2<'2+>傳感 器。 2CdS薄膜光電化學(xué)電池的光電流和Na2S的濃度大小成一定的線性關(guān)系，檢測(cè)下限達(dá)到10<'-6>mol-L<'-1>，將其發(fā)展成一種S<'2->傳感器成為可能。 硫化物電解液通常允許在半導(dǎo)體中有相當(dāng)大的起始能帶彎曲，因而可得到大的光電勢(shì)。S<'2->陰離子的特性吸附使得平帶電勢(shì)更負(fù)，結(jié)果光電勢(shì)更進(jìn)一步增 大?？梢越忉屧谙嗤母邼舛?如10<'-2>mol-L<'-1>下，S<'2->作為電解液得到的陽(yáng)極光電流大于

24、其它離子。但是在其他陰離子存在的情況下，光電流對(duì) S<'2->的響應(yīng)變得不明顯，此方法的抗干擾性較差，有待進(jìn)一步研究。 9.學(xué)位論文 張永剛 Cu<,2>O納米復(fù)合膜的制備及應(yīng)用研究 2007 復(fù)合材料是由兩種或兩種以上性質(zhì)不同的納米材料通過(guò)物理和化學(xué)復(fù)合，組成具有兩個(gè)或兩個(gè)以上相態(tài)結(jié)構(gòu)的材料。該類(lèi)材料不僅性能優(yōu)于組成中的任 意一個(gè)單獨(dú)的材料，而且還可具有單獨(dú)組分不具有的獨(dú)特性能。 Cu2O是一種P型半導(dǎo)體，其直接禁帶寬度為20eV，在制氫、超導(dǎo)、太陽(yáng)能電池和電極材料方面有重要應(yīng)用。它也被用于可見(jiàn)光降解有機(jī)污染物。本論 文研究了Cu2O與其它半導(dǎo)體即TiO2和C

25、dS形成的復(fù)合材料的性質(zhì)及其應(yīng)用。論文主要包括二部分內(nèi)容：1.Cu2O與TiO2組成復(fù)合材料，并用噴涂法在玻璃表面 制成TiO2Cu2O復(fù)合膜。該復(fù)合膜被用于降解有機(jī)廢水；2.制備了Cu2O/CdS薄膜，并初步研究了該復(fù)合膜在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用。 在第一部分內(nèi)容中，采用電化學(xué)方法制備了TiO2Cu2O納米復(fù)合材料，并用噴涂法在玻璃表面制成TiO2Cu2O復(fù)合膜。用正交設(shè)計(jì)法研究了 TiO2Cu2O復(fù)合膜與Fe2+EDTA構(gòu)成的Fenton試劑在可見(jiàn)光照射下催化降解亞甲基蘭的性能，并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了H2O2存在。結(jié)果顯示，TiO2Cu2O復(fù)合膜光催 化降解性能明顯優(yōu)于TiO2膜和Cu2O膜?；趦r(jià)帶

26、理論對(duì)TiO2Cu2O復(fù)合材料的光催化作用機(jī)理進(jìn)行了探討，并用XPS數(shù)據(jù)證實(shí)了Ti3+的存在，為機(jī)理提供了 實(shí)驗(yàn)依據(jù)。 在第二部分內(nèi)容中，采用化學(xué)水浴法制備了CdS膜和Cu2O/CdS薄膜。XRD測(cè)試結(jié)果表明：CdS和Cu2O都為立方晶體結(jié)構(gòu)。XPS數(shù)據(jù)進(jìn)一步證明了XRD測(cè)試結(jié) 果。由透射光譜可計(jì)算出CdS薄膜的禁帶寬度為234eV，Cu2O/CdS薄膜的禁帶寬度為217eV。四點(diǎn)探針?lè)y(cè)定Cu2O/CdS薄膜的電導(dǎo)率為1201cm1。研 究了Cu2O/CdS薄膜在太陽(yáng)能電池方面的應(yīng)用，制備了Cu2O/CdS/ZnO/ITO薄膜電池。Cu2O/CdS/ZnO/ITO薄膜在太陽(yáng)光照下，當(dāng)電壓為0

27、時(shí)電流為200A，電流 為0時(shí)電壓為019V，說(shuō)明有光電流產(chǎn)生。 10.學(xué)位論文 張興良 太陽(yáng)能電池CuInS<,2>薄膜和ZnS薄膜的制備與性能研究 2010 CuInS2(CIS作為一種-2型無(wú)機(jī)三元半導(dǎo)體化合物，是直接帶隙的半導(dǎo)體，吸收系數(shù)較大，大約為104-105 cm-1，其光學(xué)禁帶寬度為1.50 eV左 右，非常接近太陽(yáng)能電池材料的最佳禁帶寬度1.45 eV。與CuInSe2、CuInGaSe2、CdTe等化合物薄膜太陽(yáng)能電池材料相比，CuInS2不含任何有毒的成分，是 一種非常具有發(fā)展前途的太陽(yáng)能電池材料。 目前，CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備多采用CdS薄膜作為緩沖層，但CdS的薄膜禁帶寬度只有2.4 eV，對(duì)電池吸收層的短波響應(yīng)有一定的影響，而且CdS中的 Cd是有毒重金屬，與之相應(yīng)的安