Cu-In-Ga-Se四元化合物納米晶有機(jī)堿輔助多元醇基溶液化學(xué)合成研究.pdf

1、Cu(In,Ga)Se2(CIGSe)做為典型的光吸收層材料,以其優(yōu)越的光電性能,在薄膜太陽能電池領(lǐng)域有著重要的地位和廣闊的發(fā)展前景。本文首次采用有機(jī)堿輔助多元醇化學(xué)溶液法合成四元黃銅礦 CIGSe納米晶,實(shí)驗(yàn)過程中嘗試改變反應(yīng)體系、有機(jī)堿種類、反應(yīng)溫度、回流時(shí)間、PVP添加量以及原料Se/(Cu+In+Ga)和Cu/(In+Ga)比值等變量,優(yōu)化反應(yīng)參數(shù),通過XRD、TEM/HRTEM、FESEM、EDX、UV-vis-NIR、ICP

2、-MS、Raman等手段對(duì)產(chǎn)物物相、形貌、化學(xué)組成以及光學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試表征,由此對(duì)化學(xué)反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行分析討論,并基于動(dòng)力學(xué)理論對(duì)有機(jī)堿效應(yīng)進(jìn)行定性模擬分析。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:添加少量有機(jī)堿輔助劑三乙烯四胺可以有效促進(jìn)多元素過飽和平衡,利于目標(biāo)產(chǎn)物的合成;Ga元素的摻入量與溶劑的極性和反應(yīng)溫度有關(guān),溶劑極性越大,反應(yīng)溫度越高,越利于Ga元素的反應(yīng);此外,由反應(yīng)過程來看,熱注入法制備CIGSe納米晶反應(yīng)迅速,反應(yīng)初期(30s)即生成準(zhǔn)

3、三元化合物CISe,并隨著時(shí)間的延長(zhǎng),Ga元素逐漸參加反應(yīng),轉(zhuǎn)變成四元化合物CIGSe;同時(shí)發(fā)現(xiàn)單純改變前驅(qū)物比例Se/(Cu+In+Ga)及Cu/(In+Ga)比值,并不能有效控制產(chǎn)物化學(xué)計(jì)量比;在反應(yīng)中,包覆劑PVP主要起到分散納米晶的作用,添加少量PVP即可有效減少團(tuán)聚,使納米晶穩(wěn)定存在。綜上所述,三乙烯四胺輔助二乙二醇溶液化學(xué)法可以有效合成單一物相,分散性良好,化學(xué)計(jì)量比可控,類球狀的Cu(In1-xGax)Se2(0≤x≤1)