铜锌锡硫太阳能薄膜

1、Synthesis of Cu2ZnSnS4 Thin FilmsCu2ZnSnS4(CZTS)简介1.连续离子层吸附反应(SILAR)2. Magnetron Sputtering3. Printed Electronics CZTS太阳能电池的优势太阳能电池的优势 CZTS为直接带隙材料，其光吸收系数高于104cm-1，电池中所需材料厚度较小 禁带宽度约105150eV，与太阳能电池所需要的最佳禁带宽度150eV相匹配 无毒、经济、环保CZTS制备方法制备方法 连续离子层吸附反应连续离子层吸附反应(SILAR)创新点创新点SILARSILAR法法初次初次应用于应用于CZTSCZTS光电光电

2、薄膜的制备薄膜的制备SILARSILAR法法是制备复合是制备复合光电薄膜的光电薄膜的有效途径有效途径SILAR 法沉积法沉积利用特定溶液中的利用特定溶液中的前驱体离子前驱体离子在在活活性基体材料表面性基体材料表面的的化学吸附，化学吸附，以及以及反应反应吸附层的离子间化学反应吸附层的离子间化学反应产物产物沉积于基材表面形成表面改性层的沉积于基材表面形成表面改性层的沉积工艺。沉积工艺。 SILAR 法法（a a）将基体浸入）将基体浸入 阳离子前驱体溶阳离子前驱体溶液，发生吸附反应液，发生吸附反应 SiO-+ Cu2+= SiO-Cu+ SiO-+ Zn2+= SiO-Zn+ SiO-+ Sn4+=

3、 SiO-Sn3+(b)(b)将基体浸入去离子水中将基体浸入去离子水中未被吸附的阳离子与未被吸附的阳离子与SOSO4 42- 2-扩散到去离子水中被除去扩散到去离子水中被除去(c)(c)将基体浸入将基体浸入S S2- 2-前驱体溶液中，发生前驱体溶液中，发生反应主要有反应主要有 SiO-Zn+ + S2-= SiO-ZnS- SiO-Sn3+ + 2S2-= SiO-SnS2- SiO-Cu+ + S2-= SiO-CuS-CuS+ZnS+SnS2=Cu2ZnSnS4(d)(d)基体再次浸入去离子水中基体再次浸入去离子水中 未被吸附的未被吸附的 S S2- 2-和其它离和其它离子扩散到水中被除

4、去，这样子扩散到水中被除去，这样基体表面就只剩下沉积的基体表面就只剩下沉积的 CuCu2 2ZnSnSZnSnS4 4一定的循环次数后一定的循环次数后进行烘干处理进行烘干处理（6060、30min30min）SILAR 法法SILAR 法法10、20、30、40次循环次循环得到的薄膜厚度分别为得到的薄膜厚度分别为120、256、345、468nmPrinciple 在阴极暗区电子近似只受电场作用,在负辉区近似只受磁场作用。电子在正交电磁场作用下的运动轨迹近似于一条摆线垂直方向分布的磁力线将电子约束在靶材表面附近，延长其在等离子体中的运动轨迹，提高它参与气体分子碰撞和电离过程的几率的作用。Pri

5、nciple 电子在交互电场与磁场EB 作用下将气体电离后撞击靶材表面，使靶材原子或分子等溅射出来并在管面经过吸附、凝结、表面扩散迁移、碰撞结合形成稳定晶核。然后再通过吸附使晶核长大成小岛，岛长大后互相联结聚结，最后形成连续状薄膜。ExperimentSulfurizationResults 1. SEM SEM显示硫化后晶粒长大,且晶体结构致密Results 2. XRD XRD显示薄膜为CZTS,并且(112)主峰十分尖锐,表明薄膜结晶度良好Results Advantages: 1.Produce Large Scale Films 2.High Quality 3.Make All K

6、inds of Films 4High Conversion Rate Disadvantages 1.High Device Demands 2.Demand For Accurate ParametersSynthesis of CZTS nanocrystal ink and its use for solar cells Photovoltaic devices based on several semiconductor nanocrystals The semiconductor nanocrystals can be used in the form of a nanocryst

7、al ink That is coated on a substrate and sintered into bulk material to yield a low-cost solar cell fabrication processRaw material for CZTS ink 1.Copper Ore 2.Zinc Ore 3.Tin Ore 4.SulfurSynthesis of CZTS nanocrystals 1.Three neck flask 2.Schlenk line 3.HeaterProcess routing of experimentzinc acetylacetonatecopper(II)acetylacetonatetin(IV) bisacetylacetonatedibromidethree neck flaskoleylaminesulfur in oleylaminetolueneisopropanolcentrifuge tube CZTS nanocrystals1.5 mmol0.75 mmol0.75 mmol10 mlvacuumpurged with Arheated to 130 30 minutes centrifuge10000 rpm10 minutesheated to 225