热退火对溅射法Al-Sn共掺ZnO薄膜光电性能的影响

利用射频磁控溅射方法,采用AZO靶和Sn靶共溅射的方法在钠钙玻璃衬底上制备了Al与Sn共掺杂的ZnO (ATZO) 薄膜样品,再对样品进行300,350,370,400,500 ℃ 5种不同温度和1,2,4 h 3种不同时间的退火处理。采用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)对其相结构及形貌进行了表征和分析。结果表明,所制备的ATZO薄膜都是六角纤锌矿结构,在（002）方向上表现出择优生长且表面都较为均匀。采用UV vis分光光度计测试薄膜样品的透过率,结果显 示370 ℃退火2 h的样品在400~760 nm处有87.09%的最高平均透过率,对应的光学带隙为3.40 eV;同时,此样品具有最低的电阻率为4.22×10-2 Ω·cm和最高的载流子浓度和迁移率,分别为6.44×1020 cm-3和4.30 cm2/(V·s)。     

衬底温度对共溅射法制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长的影响

研究了衬底温度对采用Cu2ZnSnS4靶和Cu靶共溅射制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长的影响。采用拉曼光谱、X射线能量色散谱仪、扫描电子显微镜和紫外 可见 近红外分光光度计对在不同衬底温度条件下制备的Cu2ZnSnS4薄膜 的元素比例、形貌以及光学带隙进行了表征与分析。结果表明制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长遵循不同规律。室温衬底条件下制备的Cu2ZnSnS4薄膜晶粒生长遵循两步法，导致颗粒尺寸和元素分布不均；而在120~200 ℃衬底温度条件下制备的Cu-Zn-Sn-S预置层在溅射过程中已有Cu2ZnSnS4晶粒形成，这些晶粒在后续硫化生长过程中起到形核点的作用， 促进了Cu2ZnSnS4晶粒的长大与元素的均匀分布。随着衬底温度的升高，Cu-Zn-Sn-S预置层及由此制备出的Cu2ZnSnS4薄膜的结晶性变好，Cu2ZnSnS4薄膜的带隙先升高后减小至1.55 eV。     

硫源种类对微波合成CZTS颗粒与薄膜性能的影响

研究不同硫源对微波液相合成的Cu２ＺｎＳｎＳ４（CZTS）纳米颗粒尺寸及形貌的影响。结果表明：当采用硫脲作为硫源时,所制备的CZTS纳米颗粒为平均尺寸500 nm的球状结构纳米颗粒;采用L 半胱氨酸作为硫源所制备的CZTS纳米颗粒为50 nm的空心球状纳米颗粒;而当使用硫代乙酰胺作为硫源制备CZTS纳米颗粒,其平均尺寸仅为3 nm。采用 平均尺寸为500 nm或50 nm的纳米颗粒制备墨水,将墨水旋涂到衬底上时,其致密性很差,明显存在许多孔洞。当采用平均尺寸为3 nm的纳米颗粒制作墨水,并将其制成薄膜时,薄膜致密性与均匀性都比较好。将最佳的预制薄膜进行硫化处理,其结晶性明显提高,并得到转化效率为2.1%的CZTS太阳电池。