研究
，卷:19(6)

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硒化铜薄膜的合成、表征及光伏太阳能应用研究

Kishan C Rathod^＊

印度高尔哈布尔新学院化学系

^＊相应的作者：
Kishan C Rathod，
印度高尔哈布尔新学院化学系
电话:9067868043
电子邮件:(电子邮件保护)

收到:2021年8月17日;接受:2017年8月31日;发表:2017年9月7日

引用:Kishan C Rathod。硒化铜薄膜的合成、表征及光伏太阳能应用研究。中国科学(d辑)，2011;19(6):529

摘要

对化学沉积的硒化铜薄膜进行了光伏研究，以评估其在太阳能转换中的适用性能源由化学能转化为电能。构建了以CuSe薄膜为光阳极，硫化物-聚硫化物(2M)溶液为电解质的光伏电池，并研究了光伏电池n-Cuseâ??NaOH (2M) + S(2M) + Na2S(2M)â??C(石墨)。通过研究黑暗中的电流-电压特性，黑暗中的电容-电压特性，势垒高度测量，功率输出，光响应和光谱响应，对薄膜的光电化学电池特性进行了研究。研究表明，CuSe薄膜具有n型导电性。结理想因子为2.64 V，平坦带电位为0.620 V，势垒高度为0.182 eV。功率输出特性研究表明，开路电压为290 mV，短路电流为20 μA，填充因数为49.36%，光响应理想因数为0.73%，光响应理想因数为2.59。

关键词:电影;输出功率;照片

简介

自1839年贝克勒尔首次发现光电效应后不久，太阳能发电一直是一个活跃的研究领域。对化石的担忧燃料生产以及污染问题气候这种变化刺激了对光伏电池(PVC)以及其他可再生能源的深入研究能源源。太阳能能源是最常用的绿地吗能源然而，有消息称，它在市场渗透率方面仍处于领先地位。总太阳能能源每天被地球吸附的热量为1 × 1022 J，足以满足全世界的需求能源一年的阳光需求不限制采用[1］．目前，大规模采用的主要障碍是与碳氢化合物和煤炭相比的成本，特别是日益丰富的廉价天然气。提高太阳能电池的效率和降低制造成本将需要达到PV太阳能电池的成本能源相当于煤和天然气。

硒化铜光伏太阳能薄膜价格低廉，构造简单，不需要复杂的加工步骤。硒化铜太阳薄膜是太阳能电池中的半导体-半导体结，光伏中的半导体-电解质结易于建立，从而使结能学研究变得容易。这可能是由于液体电解质与晶体颗粒的亲密和完美的接触。LD乐动体育官网因此,PVC细胞提供一种经济的化学途径来捕获太阳能。随着PV电池半导体电解界面可用于光电解、光催化和光伏发电。这类系统的性质主要依赖于界面之间形成的半导体因此，从材料的角度来看，光电极表面的微结构是非常重要的。PV的优势细胞与需要高纯度半导体材料的p-n结相比，更容易制造。

报道了用化学浴沉积技术成功地沉积了硒化铜晶体薄膜。研究了其生长机理、结构、形态、光学、电学和热电性能。研究了化学沉积CuSe光电极的光电性能。研究了I-V, C-V特性，屏障高度测量，功率输出曲线，光响应，参数[2］．

材料与方法

实验的细节

用于制备薄膜的化学物质为AR级硫酸铜、酒石酸、水合肼、亚硫酸钠和硒。按前文报道的方法制备硒硫酸钠。在实际实验中，在100ml烧杯中取10ml (0.2 M)硫酸铜。在反应槽中加入2.5 mL (1 M)酒石酸，10 mL(10%)水合肼和10 mL (0.25 M)硒硫酸钠。通过加入双蒸馏水，使反应混合物的总体积达到80ml。将含有活性溶液的烧杯转移到278 K温度的冰浴中。所得溶液的pH值为11.80±0.05。然后让溶液的温度慢慢上升到293K。不锈钢板随后在沉积6小时后从烧杯中取出。

在黑暗中绘制了电流-电压(I-V)特性图。通过绘制log I与v的关系图来确定结理想系数，电极的发光面积为3.0 cm²．电池的填充因子和功率转换效率由光伏功率输出特性计算。电池的填充因子和功率转换效率由光伏功率输出特性计算。获得了光伏电池在30 mW/cm恒定照度下的功率输出特性²．由光响应测量光理想因子。用莫特-肖特基图来确定平坦带电位，用千赫兹频率来确定平坦带电位。

光伏太阳能电池的制造

光伏电池效应被商业用于发电和作为光电传感器。本实验设置的光伏电池由三个电极组成。CuSe作为光阳极，cos处理的石墨棒作为对电极，该电极称为光电阴极[3.］．参比电极和硫化物-聚硫化物作为电解质被命名为甘汞电极，如图所示(图1 - 3）.

结果与讨论

光伏电池太阳能导电性

利用n-CuSe?NaOH (2m)+ S(2m)+Na2S (2m)?C(石墨)。光伏电池反射暗电压，暗电流仍在黑暗中[4］．可以观察到暗电压的极性向半导体电极呈阴性。CuSe薄膜的光伏研究显示为负号，因此为n型半导体并通过TEP测量研究得到了证实。

研究了300k暗环境下光伏电池的电流-电压特性。由于非对称特性，它反映了整流型结的形成。由于nd值较高，电阻序列和结构缺陷占主导地位，并且在整个过程中呈平均转移半导体表面态和深层陷阱对电解质界面有重要贡献。

利用半导体的平带电位(Vfb)观测了光电极中费米能级的比较位置信息，以及电解质和电荷转移过程的影响。从电池中获得的最大开路电压(Voc)的测量是必不可少的。精密电容是电解液中适用于缩微层和亥姆霍兹层的电容之和，在假设离子浓度高的情况下被忽略[5］．在这种情况下，用饱和甘汞电极标准化，利用Mott-Schottky关系可以得到Vfb。

结论

以硫酸铜、酒石酸、水合肼和硒硫酸钠为原料，在不锈钢板上制备硒化铜光电极。以CuSe光阳极、硫化物-聚硫化物为电解液，cos处理的石墨棒为对电极制备了光电化学电池。参比电极为饱和甘汞电极。测定了CuSe光电极的各项性能参数。

参考文献

1. 瑟鲁瓦瓦文，马尼K, Sagadevan S.硒化铜薄膜的结构、光学和电学性质的研究。Mat Res. 2015;18:1000-7。
2. Hussain RA, Hussain I.硒化铜薄膜从生长到应用。科学。2020;100:106101。
3. 李娟，姜林，王波，等。硒化铜铋的电沉积与表征半导体薄膜。Electrochimica学报。2013; 1; 87:153-7。
4. 王晓燕，王晓燕，王晓燕，等。光伏用铜硅质CuSbSe2薄膜的生长与表征。科学。2017;418:216-24。
5. Yadav AA。喷雾沉积硒化铜薄膜的光电电化学研究。中国生物医学工程学报，2014;25(7):3096-102。