FeS2薄膜的电沉积制备与光电性能的研究

查看详情 浏览次数:1
作者李忠伟
来源北京化工大学
出版年2016
摘要
黄铁矿型FeS2(pyrite)因其适当的禁带宽度(Eg=0.95eV)与较高的光吸收系数(105cm-1),十分适合用作太阳能电池的吸收层材料。该材料还具有廉价、无毒的特点,受到了光伏的行业的广泛关注。目前制备FeS2一般使用气相沉积法等较为昂贵且不利于大规模工业生产的方法,但用较为高效廉价的电沉积法制备FeS2薄膜常常会严重偏离化学计量比。本文采用电沉积方法制备Fe-S的前驱体薄膜,再将样品硫化退火,以期得到成分性能都较为理想的薄膜材料。论文首先系统地研究了电沉积Fe-S前驱体薄膜的制备过程,在恒电位条件下,分别使用FeSO4及(NH4)2Fe(SO4)2两种盐为铁源,以Na2S2O3为硫源,探究了溶液组分、pH值、沉积电位、沉积时间对薄膜成分的影响。发现以FeSO4为铁源时,沉积溶液组成为0.01MFeSO4/0.02M Na2S2O3、pH=4.0,在-1.0V(vs. SCE)电位下经900s电沉积可以得到S:Fe=1.25:1的非晶态薄膜;以(NH4)2 Fe(SO4)2做为铁源时,沉积溶液组成为0.01MFeSO4、0.02M(NH4)2Fe(SO4)2、pH=3.8,在-0.9V(vs. Ag/AgCl)电位下经800s电沉积可以得到S:Fe=1.29:1的非晶态薄膜,且薄膜的成分更容易稳定。经硫化退火后,发现两种铁源电沉积得到的前驱体薄膜,退火后的FeS2薄膜的结晶质量及Fe与S元素的比例都取决于退火温度以及退火时间。XRD和Raman测试结果表明在500。C下硫化退火1h的薄膜呈纯净的黄铁矿FeS2晶型。以FeS04为铁源硫化得到的薄膜为p型半导体,禁带宽度为0.95eV,载流子浓度为3.922×1017cm-3,载流子迁移率为8.236cm2·V-1·s,电阻率为0.1060 Ohm·cm,可认为性能良好,适合用于制备太阳能电池。以(NH4)2 Fe(SO4)2为铁源硫化得到的薄膜同样也是p型半导体,禁带宽度为0.97eV,载流子浓度为2.082×1017cm-3,载流子迁移率为7.716cm2·V-1·s,电阻率为0.3885Ohm·cm,可认为性能良好,同样适合用于制备太阳能电池。

@ 2023 版权所有 中国地质图书馆 (中国地质调查局地学文献中心)

京ICP备 05064591号 京公网安备11010802017129号

建议浏览器: 火狐、谷歌、微软 Edge、不支持 IE