研究目的
研究用于光伏应用的Cu2Zn1?xFexSnS4薄膜的合成与表征。
研究成果
Cu2Zn1?xFexSnS4薄膜的合成与表征证明了使用地球丰产材料制备低成本、环保型太阳能电池的可行性。该研究揭示了随着铁含量增加，晶体结构从黄锡矿相向硫锡矿相转变的过程，并强调了受控惰性气氛对制备高质量薄膜的重要性。其中含80%和100%铁的薄膜因其最佳带隙及良好的工艺适应性，被认定为光伏应用中极具前景的材料。
研究不足
该研究承认了与次生相形成相关的技术限制，以及优化薄膜质量所需的受控环境。潜在的优化领域包括减少合成过程中的氧化，以及提高在空气中制备的薄膜的结晶度。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用溶胶-凝胶法结合滴涂沉积工艺制备C(Z,F)TS薄膜。该过程涉及从含硫脲、醋酸铜、醋酸锌、醋酸铁和二氯化锡的DMSO基溶液中合成分子墨水。
2：样品选择与数据来源：
薄膜沉积于氟掺杂氧化锡(FTO)包覆玻璃基底上。样品分别在空气环境和氮气手套箱中制备，以研究环境对薄膜质量的影响。
3：实验设备与材料清单：
设备包括MiniFlex 600 X射线衍射仪、Jasco Ventuno显微拉曼光谱仪、Kratos Axis Ultra DLD X射线光电子能谱仪、FE-SEM Tescan VEGA TS Univac 5136XM扫描电镜及Jasco V-570紫外/可见/近红外分光光度计。材料包含无水醋酸铁、二水合醋酸锌、二水合二氯化锡、一水合醋酸铜、硫脲及二甲基亚砜。
4：实验流程与操作步骤：
沉积过程包括将前驱体溶液滴涂于FTO玻璃，随后经干燥并在500°C退火1小时。重复该步骤直至达到微米级厚度。
5：数据分析方法：
通过XRD、拉曼光谱、XPS、EDS及紫外-可见光谱对薄膜的结构、光学及化学特性进行表征。
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Kratos Axis Ultra DLD X-ray photoelectron spectrometer
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FE-SEM Tescan VEGA TS Univac 5136XM
VEGA TS Univac 5136XM
Tescan
Chemical composition study
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