液相法制备铜锌锡硫纳米颗粒与光电性能及研究.pdf

关于学位论文独创声明和学术诚信承诺本人向河南大学提出硕士学位申请。本人郑重声明:所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立完成的,对所研究的课题有新的见解。据我所知,除文中特别加以说明、标注和致谢的地方外,论文中不包括其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包括其他人为获得任何教育、科研机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同事对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。在此本人郑重承诺:所呈交的学位论文不存在舞弊作伪行为,文责自负。学位申请人(学位论文作者)签名:20lg-年SRLf--El关于学位论文著作权使用授权书本人经河南大学审核批准授予硕士学位。作为学位论文的作者,本人完全了解并同意河南大学有关保留、使用学位论文的要求,即河南大学有权向国家图书馆、科研信息机构、数据收集机构和本校图书馆等提供学位论文(纸质文本和电子文本)以供公众检索、查阅。本人授权河南大学出于宣扬、展览学校学术发展和进行学术交流等目的,可以采取影印、缩印、扫描和拷贝等复制手段保存、汇编学位论文(纸质文本和电子文本)。(涉及保密内容的学位论文在解密后适用本授权书)学位获得者(学位论文作者)签名:201t年易月10学位论文指导教师签名:噬201乒年‘月/o摘要硫族半导体是一种重要的半导体材料。近年来科研工作者对硫族半导体纳米晶的合成、物理性质和其在很多方面的应用都进行了深入的研究。而铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4,CZTS)作为一种四元硫族化合物半导体,可以看作是锌和锡以1:1的比例取代CuInS2中的In而得到的。CZTS材料的合成方法大致可分为:真空法和液相法。真空法主要是通过溅射或蒸发的方法来制备CZTS薄膜。这些方法大多需要较苛刻的实验条件:如高温高压。这就导致该方法对设备的要求较高,能耗也较高。为了降低成本,液相法得到了发展。因为纳米晶墨水可以通过旋涂、滴涂、喷墨打印等方法直接成膜,不需要依赖大型的真空设备,从而降低了成本,有利于大规模生产。所以不同形貌和结晶度的CZTS纳米晶陆续被合成出来。在本论文中我们用简单的液相法合成了纤维锌矿CZTS纳米梭和球状锌黄锡矿CZTS纳米颗粒。,,并研究了纳米梭的光电性质,并将其铺成薄膜尝试应用于薄膜太阳电池中。,并将其应用作锂离子电池其负极材料。本论文的工作主要包括以下几个部分:(1)我们用简单的一锅法在不需惰性气体保护的条件下合成了亚稳态的纤维锌矿CZTS纳米梭。用XRD,TEM和SEM对合成的CZTS纳米梭的结构和形貌进行了表征。,发现与CZTS纳米晶相比CZTS纳米梭在可见光区有较强的吸收。这可能是由于纳米梭薄膜具有较强的光陷阱效应,导致其对光的吸收更有效。我们还对CZTS的光电性质进行了探究。,我们发现与CZTS纳米晶相比CZTS纳米梭的载流子浓度较高,电阻率较小。这些结果表明,CZTS纳米梭有利于增加载流子浓度和提高电子传输。(2)将CZTS纳米梭配制成纳米墨水,并用滴涂法铺膜。将CZTS纳米梭薄膜硒化得到CZTSe薄膜,并将其组装成CZTSe薄膜太阳电池,。由于无法精确控制组装过程中的工艺条件,致使电池的性能结果并不理想。所以想要制造低价高性能的光伏器件还有很长的路要走。(3)(CZTS)纳米颗粒。从SEM和TEM图中我们发现较大的球状CZTS纳米颗粒是由更小的CZTS纳米晶堆积而成的。CZTS纳米颗粒作为锂离子电池的负极材料时,在经过多次循环后仍能够保持较稳定的Li+的插入/脱出过程。其电化学性能可以归因于纳米颗粒的分级纳米结构和铜/锌诱导产生的有效的电荷传输。这些性质表明CZTS纳米材料在锂离子电池负极材料中的潜在应用价值。关键词:液相法,Cu2ZnSnS4(CZTS),太阳电池,,thesyntheses,physicalpropertiesofchalcopyritesemiconductornanocrystals,(CZTS)isaquaternarysemiconductormaterialwhicheformedbyrepla