采用一步微波加热墨水通过刮刀涂布法制备Cu2ZnSnS4薄膜作为太阳能电池吸收层

摘要： 铜锌锡硫（Cu2ZnSnS4，CZTS）半导体被认为是合成吸收层的最合适化合物。这些化合物因其高太阳能吸收系数和理想带隙而被用于太阳能电池。本工作采用微波辅助法和刮刀涂布法制备Cu2ZnSnS4薄膜。为此，使用由醋酸铜、醋酸锌、氯化锡和硫脲分别作为铜、锌、锡和硫前驱体的墨水溶液，乙二醇作为无毒溶剂。CZTS墨水通过微波加热10分钟制备。CZTS层印刷在钠钙硅玻璃基板上，并在150、200、250、300和350°C下热处理。使用X射线衍射分析、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、热重分析、透射光谱、场发射扫描电子显微镜（FESEM）、能量色散X射线和紫外-可见分光光度法评估样品的微观结构、相分析、形貌、光学性质和吸收比。通过X射线衍射和拉曼光谱确认了黄铜矿结构的形成。FESEM显微照片和动态光散射（DLS）显示薄膜含有直径范围为350-650 nm的均匀晶粒。根据X射线分析和拉曼光谱，在300°C合成的样品中发现了黄铜矿相的最高结晶度和纯度，以及CZTS薄膜的最佳微观结构特性和形貌（具有良好附着力的光滑球形颗粒）。使用紫外-可见分光光度法测量样品的带隙约为1.5 eV。