cds纳米薄膜的制备及其性能研究

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1、分类号：O521单位代码：10183研究生学号：2014932029密级：公开CdS纳米薄膜的制备及其性能吉林大学的研究硕士学位论文CdS纳米薄膜的制备及其性能研究SynthesisandPropertiesofCdSNanoThinFilm作者姓名：冯菲专业：凝聚态物理研究方向：功能纳米材料与应用冯指导教师：杨海滨教授菲培养单位：物理学院吉林2017年5月大学CdS纳米薄膜的制备及其性能研究SynthesisandPropertiesofCdSNanoThinFilms作者姓名：冯菲专业名称：凝聚态物理指导教师：杨海滨

2、教授学位类别：理学硕士答辩日期：年月日未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士(或硕士)学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，

3、均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：■硕士□博士学科专业：凝聚态物理论文题目：CdS

4、纳米薄膜的制备及其性能研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：130012作者联系电话：中文摘要CdS纳米薄膜的制备及其性能研究论文作者：冯菲指导教师：杨海滨教授专业名称：凝聚态物理碲化镉太阳能电池因其具有较高的理论转换效率、低成本、操作制备工艺简单以及容易工业的产业化等优势，使其成为最有发展的太阳能电池之一，因而备受人们的关注。在众多异质结太阳能电池中，例如碲化镉太阳能电池（CdS/CdTe）、硫化铅（CdS/PbS）太阳能电池和铜铟镓硒（CdS/CuInSe2）太阳能电池等等，硫化镉（CdS）都承担窗

5、口层的作用，碲化镉(CdTe)，硫化铅（PbS）和铜铟镓硒（CuInSe2）则作为光吸收层。其中CdS层的结晶质量及其与光吸收层所形成异质结的质量，在很大程度上决定着电池模块的光电转换效率。因此，高质量CdS薄膜的制备及其性能研究具有重要的意义。本文采用化学水浴沉积方法制备CdS纳米薄膜。首先，制备CdS薄膜以及研究制备过程中所存在的影响薄膜质量的因素，同时对CdS薄膜进行表征、光吸收和光电化学性能的研究；然后，对其进行Zn掺杂的研究以及对CdS薄膜的影响。主要的工作为：（1）以FTO为基底，采用化学水浴沉积方法，镉盐提

6、供镉源，硫脲提供硫源，铵盐作为缓冲剂并且为镉源提供络合剂制备CdS薄膜。研究了在制备过程中化学水浴沉积温度和沉积时间对薄膜的影响，发现随着沉积时间延长CdS纳米颗粒变大，薄膜厚度增加，致密性增强，光吸收强度呈现增加的规律，短路电流密度呈现先增加后减小的规律。当沉积时间为105min时，CdS薄膜的短2路电流密度最大，短路电流密度为1.15mA/cm，开路电压为0.76V，光电化学转换效率η为0.323％，此时薄膜的厚度约为170nm。保持其他的沉积条件不变，并保持沉积时间为105min，改变沉积温度，发现随着沉积温度增加

7、，CdSI纳米颗粒数量增加，同时薄膜厚度增加，光吸收强度呈现增加的规律，短路电流密度呈现先增加后减小的规律。当沉积温度为80℃时，薄膜的短路电流密度2最大，此时薄膜的短路电流密度为1.2mA/cm，开路电压为0.75V，光电化学转换效率η为0.335％，此时薄膜的厚度约为180nm。这是因为随着沉积的时间增加以及沉积温度的增加，CdS纳米颗粒增大，薄膜的光吸收强度增加，从而产生更多光生电子。而且随着沉积时间和温度的增加，CdS薄膜致密性增强，使得颗粒全部覆盖在FTO表面，保护FTO不与电解液直接接触，降低了光生载流子的结

8、合率，从而提高了电荷的收集的效率。同时，研究了热处理温度对薄膜质量的影响，通过XRD比对发现随着热处理温度的增加，薄膜的结晶性变好。（2）用Zn掺杂CdS薄膜，提高薄膜的光电化学性能以及CdS薄膜的稳定性。同样采用化学水浴沉积方法沉积CdS薄膜，研究发现Zn掺杂对薄膜质量有着重要的影响，Zn掺杂后薄膜的形貌和结构几乎