控制纳米级的固体气体反应,以提高溶液处理Cu2ZnSn(S,Se) 4太阳能电池中的薄膜形态和设备性能
Chengyang Jiang1, Yao-Tsung Hsieh1, Hongxiang Zhao1
1Department of Materials Science and Engineering and ‡California NanoSystems Institute, University of California , Los Angeles, California 90095, United States.
Journal of the American Chemical Society
|August 18, 2015
概括
控制纳米粒子表面化学可以精确控制固体-气体反应. 这种方法优化了薄膜半导体的制造,以提高太阳能电池的性能.
科学领域:
- 材料科学
- 纳米技术
- 固态化学
背景情况:
- Cu2ZnSn(S,Se) 4 (CZTSSe) 是薄膜太阳能电池的一个有前途的材料.
- 高质量的CZTSSe薄膜的制造通常涉及复杂的固体气体反应.
- 控制纳米级反应动力学对于优化材料性能至关重要.
研究的目的:
- 通过操纵表面化学来证明纳米级固体气体反应的动力控制.
- 研究表面配体在Cu2ZnSnS4 (CZTS) 纳米粒子化中的作用.
- 为了实现最佳的薄膜形态和提高CZTSSe太阳能电池的效率.
主要方法:
- 使用Cu2ZnSn(S,Se) 4 (CZTSSe) 作为一个模型系统.
- 使用了sol-gel加工的纳米粒子 (NP) 和合纳米晶体 (NC).
- 研究了尿素作为表面连接体转化为胺,并通过连接体调节控制了化.
主要成果:
- 确定了胺作为由氨酸形成的表面连接体,影响固体-气体反应.
- 通过微调表面连接剂量来证明对化过程的有效控制.
- 通过连续的大粒实现了最佳的膜形态.
- 通过使用非有毒溶剂的sol-gel工艺制造的CZTSSe太阳能电池获得6.5%的效率.
结论:
- 颗粒前体上的表面连接物对纳米级的固体-气体反应有显著影响.
- 这一发现为控制晶体薄膜半导体的固态反应提供了一种通用方法.
- 这些发现将促进纳米级固态反应的理解,并提高半导体设备的性能.
