脉冲激光沉积法制备薄膜光伏材料及其光电性能研究

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近年来,钙钛矿材料成为光伏领域的研究焦点;其中以Bi2FeCrO6(BFCO)为主的铋系氧化物无机无铅钙钛矿材料在光电转换方面有着很大的潜力。本文采用脉冲激光沉积法(PLD)制备得到BFCO薄膜、并与不同的氧化物及硫化物结合构造平面异质结,对其光电性能进行深入探究。具体包括:利用PLD技术在不同基底上沉积BFCO薄膜,研究了基底和沉积温度对产物性质的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、EDS能谱仪等对样品的形貌、粗糙度、结晶度和元素含量等进行表征和分析。将BFCO与TiO2薄膜相结合、构造BFCO/TiO2,该双层薄膜结构在电学性能方面优于单层BFCO薄膜。采用PLD技术在FTO基底上、以不同的温度分别制备CZTS、ZnS、CdS薄膜,通过SEM、XRD等表征样品并分析了不同沉积温度对薄膜性质的影响。结果表明,温度对于Cu2ZnSnS4(CZTS)膜表面形貌的影响不大,产物的带隙与文献报道值接近。在FTO基底通过PLD原位沉积ZnS/CdS/CZTS多层薄膜结构,电学测试表明该结构表现出较好的整流特性,漏电机制符合Schottky发射模型。选择P型半导体化合物CZTS作为空穴传输层、与BFCO相结合,采用PLD原位沉积得到BFCO/CZTS半导体异质结。电学测试表明该异质结构表现出良好的整流特性;异质结整流比会随着薄膜沉积时间的增加而显著下降;同时该结构漏电机制符合Schottky发射模型。
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