以脈衝電鍍法與硫化製備銅鋅錫硫(Cu2ZnSnS4)薄膜太陽電池材料之研究

Translated title of the thesis: Cu2ZnSnS4 Thin Films Preparation Using Pulsed Electrodeposition and Sulfurization
  • 王 麗鈞

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

無毒害且較低成本之銅鋅錫硫 Cu2ZnSnS4薄膜太陽電池，成為最具潛力取代CIGS薄膜太陽電池的材料。由於電鍍法製程簡單、不須真空設備及低成本等優點，所以本研究採用電鍍成長前導層(Zn/Sn/Cu/Mo與ZnS/Zn/Sn/Cu/Mo)，再將前導層置於高溫爐管中以硫化氫氣氛於550℃進行硫化處理1 5小時。銅、錫、鋅以二極式電鍍系統以定電流法，而硫化鋅為化合物，使用三極式電鍍系統以定電位(壓)法。電鍍硫化鋅層時會改變其電解液配方、脈衝頻率以及總電鍍硫化鋅時間。電鍍硫化鋅層的目的是提高膜的品質，亦即提高膜的晶粒大小及平整度，預期得到與電子束蒸鍍法相同的結果。 SEM分析、TEM分析與GIXRD分析對前驅物進行表面形貌分析、微結構量測、以及結晶結構量測以及研究其硫化後Cu2ZnSnS4薄膜之SEM觀察薄膜表面型態及橫截面影像、TEM分析來檢視薄膜的微結構、拉曼光譜儀來分析薄膜的結構、UV/VIS/NIR光譜儀來分析薄膜的光學性質以及GIXRD來分析薄膜的結晶結構。 將ZnS/Zn/Sn/Cu/Mo前驅物硫化後，所得Cu2ZnSnS4薄膜之表面形貌平整度較佳且晶粒尺寸較大，相較於Zn/Sn/Cu/Mo前驅物硫化後所得Cu2ZnSnS4薄膜。由Raman分析知道硫化後所得薄膜並非純Cu2ZnSnS4，還包含Cu2SnS3、Cu?3SnS4、SnS化合物。在準備前驅物時，將電鍍硫化鋅時間拉長，則將其硫化後所得之薄膜其Cu2ZnSnS4百分比增加，故其吸收係數增加。故得証在製備前驅物時，除了元素層(銅、錫、鋅)，另外增加一層硫化鋅(ZnS)有助於硫化時Cu2ZnSnS4之形成。 ?
Date of Award2014 Aug 15
Original languageChinese
SupervisorJyh-Ming Ting (Supervisor)

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