研究目的
研究用于光伏应用及作为染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极的Cu2ZnSnS4(CZTS)薄膜的制备与表征。
研究成果
该研究成功展示了一种简单、快速且环保的制备CZTS薄膜的方法,该方法在光伏领域及染料敏化太阳能电池(DSSCs)对电极方面具有应用潜力。所制薄膜展现出适宜的光学和电学性能,其中p-n结的膝电压为0.9V,表明其具有良好的太阳能电池应用前景。但需通过改善晶粒尺寸和界面质量来提升性能。
研究不足
研究报告称,与铂对电极相比,采用CZTS对电极的染料敏化太阳能电池具有更低的短路电流密度,这归因于晶界处的载流子复合及高串联电阻。对电极与电解质之间的界面质量也可能影响性能。
1:实验设计与方法选择:
在FTO/ITO镀膜玻璃基板上共电沉积CZTS薄膜,随后在携带硫蒸气的氮气中进行退火处理。
2:样品选择与数据来源:
以FTO/ITO镀膜玻璃基板作为沉积基底。
3:实验设备与材料清单:
CH电化学分析仪(型号600C)、X射线衍射仪(布鲁克AXS D8 Advance)、拉曼显微镜(雷尼绍inVia)、场发射扫描电子显微镜(JEOL JSM 6390)、紫外-可见分光光度计(瓦里安Cary-5000)。
4:0)、紫外-可见分光光度计(瓦里安Cary-5000)。 实验步骤与操作流程:
4. 实验步骤与操作流程:通过循环伏安法理解沉积过程,在室温下进行电沉积,在500°C下退火,采用XRD、拉曼光谱、FESEM、紫外-可见光谱及电学测量进行表征。
5:数据分析方法:
利用Williamson-Hall图计算晶粒尺寸,Tauc图确定带隙,I-V特性评估结区及染料敏化太阳能电池性能。
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FESEM
JEOL JSM 6390
JEOL
Used for analyzing the surface morphology of the CZTS thin films.
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CH Electrochemical Analyzer
Model 600C
CH Instruments
Used for cyclic voltammetry and chronoamperometry measurements in the electrodeposition process.
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X-ray diffractometer
Bruker AXS D8 Advance
Bruker
Used for structural characterization of the CZTS thin films.
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Raman microscope
Renishaw inVia
Renishaw
Used for confirming the formation of pure CZTS phase.
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UV–Visible spectrophotometer
Varian Cary-5000
Varian
Used for optical measurements of the CZTS thin films.
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