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太阳能是普遍存在、储量无限、最清洁的能源,太阳能光伏发电是解决未来能源和环境问题最重要的措施之一。探索高光电转化效率、低成本的新型薄膜太阳能电池材料是目前光伏电池研发的热点之一。本论文主要围绕Cu-Bi-S/Se三元体系化合物和CdFe2O4,研究它们的制备、半导体性能和光电性能,希望探索出廉价、高效的太阳能光伏电池吸收层材料。本论文的主要工作如下:
1.采用溶剂热与固相反应相结合的方法成功制备了CuBi3S5和CuBi3Se5多晶粉末。采用四点探针法对CuBi3S5和CuBi3Se5进行了电学性质研究。根据电阻率随温度的变化情况可以知道CuBi3S5呈半导体性质,而CuBiaSe5呈金属性质。根据Arrhenius关系式计算了CuBi3S5室温下的热激活能为17.1meV。CuBiaS5的霍尔效应实验表明CuBi3S5为n型半导体,载流子浓度为3.75×1017cm-3,霍尔迁移率为14 cm2·v-1·s-1。漫反射光谱的实验结果表明:CuBiaS5的禁带宽度约为0.66eV。
2.采用共沉淀法和固相法相结合成功制备了CdFe2O4多晶粉末,采用脉冲激光沉积(PLD)技术成功制备了CdFe2O4多晶薄膜。系统研究了薄膜的结构、形貌、基本的光学及电学性质。结果表明:制备的薄膜为单一的CdFe2O4相；薄膜的平均粒径随激光能量的增大而增大。薄膜的生长方式为岛状生长模式。透射和反射光谱的研究结果表明:CdFe2O4为间接带隙半导体材料,其带宽为1.97eV。当入射波长小于700nm时,薄膜的光吸收系数在105cm-1以上。CdFe2O4薄膜具有中等大小的电导率,根据Arrhenius公式可计算出CdFe2O4薄膜的电导激活能为51.7meV。