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基于雾化喷雾法制备硫化铅（PbS）薄膜异质结（FTO/CdS/PbS/Ag）太阳能电池及其表征

DOI：10.1088/2053-1591/ab0593 期刊：Materials Research Express 出版年份：2019 更新时间：2025-11-21 11:18:25
摘要： 本研究采用简易喷雾法制备PbS薄膜，重点研究了其关键特性。X射线衍射结构分析表明沉积的PbS薄膜具有立方晶系多晶结构。不同摩尔浓度下获得的晶粒尺寸在41至55纳米之间变化。扫描电镜形貌分析显示制备的PbS薄膜表面晶粒分布均匀。测得带隙值随摩尔浓度变化从1.8电子伏特降至1.51电子伏特。光致发光强度在约580纳米处较强，这与近带边发射相关?；舳вΦ缪Р馐灾な邓票∧ぞ哂衟型导电性，沉积薄膜的电阻率和载流子浓度分别为2.92×103 Ω·cm和4.83×1013 cm?3。此外，研究者制备了FTO/n-CdS/p-PbS/Ag结构异质结太阳能电池，其转换效率约为0.39%。
作者： S. Rex Rosario，I. Kulandaisamy，A. M. S. Arulanantham，K. Deva Arun Kumar，S. Valanarasu，Mohd. Shkir，A. Kathalingam，S. AlFaify
机构： PG & Research Department of Physics, Arul Anandar College, Karumathur – 625514, India，Advanced Functional Materials & Optoelectronics Laboratory (AFMOL), Department of Physics, College of Science, King Khalid University, P.O. Box 9004, Abha, 61413, Saudi Arabia，Millimeter-Wave Innovation Technology Research Center (MINT), Dongguk University-Seoul, Seoul 04620, Republic of Korea
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用喷雾法研究基于硫化铅（PbS）薄膜的异质结构（FTO/CdS/PbS/Ag）太阳能电池的制备与表征。

研究成果

采用NSP技术制备了高质量、低成本的PbS薄膜，并用于制造太阳能电池。所制薄膜具有多晶特性和立方晶体结构。所得晶粒尺寸最初随浓度增至0.02M时增大，随后在0.03M时减小。SEM研究表明纳米级晶粒均匀覆盖整个薄膜表面。EDAX光谱证实器件中存在Pb、S、Cd、F、Sn和O元素。光学研究表明能隙值随摩尔浓度变化在1.8-1.51eV范围内。PL光谱显示随着摩尔浓度增加，发射峰向长波长方向移动，从575nm移至580nm。电学研究表明0.02M浓度时电阻率低至2.92×103Ω·cm。采用0.02M浓度制备的太阳能电池结构(FTO/n-CdS/p-PbS/Ag)证实，PbS薄膜在光伏器件中可作为活性吸收层。

研究不足

本工作中观察到的低效率是由于薄膜加工过程中产生的缺陷所导致的损失。CdS与PbS层之间的晶格失配也会在PbS/CdS界面处产生中间陷阱态，从而降低少数载流子的寿命。

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