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本文综述了CuInS2薄膜太阳电池的研究现状,系统的介绍了其晶体结构、电学、光学特性及其薄膜制备方法。研究了乙醇溶剂热法制备CuInS2的技术条件,采用浆料涂覆法制备光阳极,并研究其光电转换性能。 以CuCl2、InCl3和CH4N2S为原料,乙醇为反应溶剂,系统地探讨了CuInS2粉末的合成条件,并借助XRD、SEM、EDS、紫外可见分光光度计等对产物的物相、形貌、元素比及光学特性进行研究。结果表明,原料CuCl2、InCl3、CH4N2S的摩尔比为1︰1︰4(其中CuCl2的浓度为0.0375mmol/ml)、填充度为80％时,在180℃下密封反应10h,得到(112)晶面择优生长的纯黄铜矿结构CuInS2。SEM和EDS分析表明,产物由光滑球形颗粒和粗糙球形颗粒组成,颗粒粒径为几到十几微米,两种颗粒表面的Cu、In、S原子比分别为1.28︰1︰2.19和1.35︰1︰2.14。其光吸收谱范围为350～800nm,禁带宽度约为1.48eV,光电转换效率为0.45%,短路电流密度为2.29×10-3A/cm2,开路电压为0.61V,填充因子为0.211。 研究了不同Cu/In原料配比下合成产物的物理化学性能。XRD分析表明,当Cu/In比从0.8到1.5顺次增大时,产物均为纯黄铜矿相,Cu/In比为1.0时产物的结晶程度最好。SEM测试结果表明,粗糙微球表面形貌随Cu/In比增大变得杂乱。EDS分析表明,当原料Cu/In比为0.8和0.9时,产物表面的原子比基本符合CuInS2的化学计量比;当Cu/In比大于1时,产物表面的原子比偏离化学计量比程度趋于增大,并且粗糙微球表面偏离更加严重。紫外-可见光谱分析表明,Cu/In比增大,合成产物的禁带宽度呈减小趋势。光电转换性能测试表明,Cu/In比为0.8、0.9时产物的光电转换效率较高,分别为0.82%和0.8%;当Cu/In大于1时,产物的光电转换效率显著下降,并且随着Cu/In比的增大,产物的光电转换效率递减,这可能与合成产物中元素比偏离化学计量比的程度相关。