硫化物半导体薄膜的溶液法制备及其光电性能研究

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1、硕士学位论文硫化物半导体薄膜的溶液法制备及其光电性能研究RESEARCHONPREPARATIONANDPHOTOELECTRONICCHARACTEROFSULFIDESEMICONDUCTORTHINFILMSBYSOLUTIONMETHOD王杰哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TM914.4学校代号：10213国际图书分类号：544.6密级：公开工学硕士学位论文硫化物半导体薄膜的溶液法制备及其光电性能研究硕士研究生:王杰导师:邓先宇副教授申请学位:工学硕士学科:材料物理与化学所在单位:深圳研究生院

2、答辩日期:2017年12月授予学位单位:哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM914.4U.D.C.:544.6AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringRESEARCHONPREPARATIONANDPHOTOELECTRONICCHARACTEROFSULFIDESEMICONDUCTORTHINFILMSBYSOLUTIONMETHODCan

3、didate：JieWangSupervisor：Asso.Prof.DengXianyuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsPhysicsandChemistryAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要硫化物是一种重要的无

4、机半导体材料，它不但具有优异的发光性质及非线性光学性质，纳米金属硫化物还具有显著的量子尺寸效应，在光电领域大多数硫化物都具有着太阳能电池活性层理想的禁带宽度以及很高的光吸收系数。然而，目前关于硫化物薄膜的制备方法都比较复杂，这会使得整个器件的制备流程变得繁琐起来，效率低下，相比之下溶液法旋涂薄膜的工艺便可以很好的解决这个问题。因此，本课题主要研究了硫化亚锡以及硫化锑两种硫化物半导体薄膜的溶液法制备及其光电性能研究。经过研究得到了两种比较优异的溶液法制备硫化亚锡薄膜：第一种是采用DMF作为溶剂，同时加入PEG、正戊醇

5、以及二乙醇胺作为分散剂，分别使用氯化亚锡和硫化铵作为原材料；第二种是采用乙醇胺作为溶剂，原材料不变，此时并不需要加入分散剂同样可以得到优良性能的硫化亚锡薄膜。关于硫化亚锡光电器件的应用，本课题主要研究了三种类型的器件结构：第一种是最常见的将硫化亚锡作为活性层的二氧化钛敏化光电器件，最终取得了0.18%的光电转换效率；第二种是通过有机无机杂化光电器件可以确定我们的SnS为一种p型半导体；第三种是硫化亚锡掺杂异质结型光电器件，发现在硫化亚锡中掺杂铝的时候可以得到很好的半导体特性曲线，在掺杂铜和锂的时候薄膜导电性比较好。

6、同样经过研究还得到了比较优异的溶液法来制备硫化锑薄膜，即采用DMF与乙醇胺以4:1比例混合作为溶剂，使用氯化锑和硫化铵作为原材料。关于硫化锑光电器件的应用，本课题主要研究了两种类型的器件结构：第一种是最常见的将硫化锑作为活性层的二氧化钛敏化光电器件，最终取得了0.66%的光电转换效率；第二种是将硫化锑作为电子传输层的有机无机杂化光电器件，发现相比于仅采用二氧化钛作为电子传输层的器件，引入硫化锑可以将光电转换效率提高30%左右，取得0.97%的效率值。关键词：太阳能电池；硫化亚锡薄膜；硫化锑薄膜；溶液法IAbstra

7、ctAbstractSulfideisakindofinorganicsemiconductormaterial.Itnotonlyhasexcellentnonlinearopticalpropertiesandluminescenceproperties,butnanometalsulfidehassignificantquantumsizeeffect.Inthephotoelectricfieldthemajorityofsulfidehasanidealbandgapofsolarcellactivela

8、yerandaveryhighabsorptioncoefficient.However,presently,themethodofthesulfidefilm’spreparationismorecomplicated,whichmakesthewholedevicefabricationprocessbecomescumbersomeandineffic