乙二醇甲醚体系溶胶-凝胶旋涂法制备Cu2ZnSnS4薄膜

摘要

铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4)不仅具有较高的光吸收系数(＞104cm-1)和与太阳能光谱相匹配的禁带宽度(约为1.50 eV),而且其组成元素在地壳中储存量丰富、毒性低,被认为是一种绿色、廉价、适合大规模生产的太阳能电池吸收层材料.rn 为满足光伏技术的高效率和低成本的要求,本文采用便宜低毒的乙二醇甲醚为溶剂,氯化铜、氯化锌、硫化亚锡为金属源,硫脲为硫源,单乙醇胺为添加剂制备溶胶-凝胶,通过旋涂法结合改进的热分解技术制备CZTS薄膜,并研究真空退火温度对CZTS薄膜结构和性能的影响.利用扫描电子显微镜(SEM),X-射线衍射(XRD,Raman以及紫外可见近红外吸收光谱(UV-Vis-NIR)对CZTS的形貌、结构和光电性能进行了系统的表征研究.rn 结果表明:真空退火温度为500℃,退火时间为30min时,可以得到由100 nm左右大小的颗粒构成的致密的CZTS薄膜.制备的CZTS薄膜为单一的锌黄锡矿结构,其禁带宽度为1.56eV左右.采用这种环保低成本工艺路线制备的CZTS薄膜满足作为薄膜太阳能电池吸收层的性能要求.