新型纤锌矿结构Cu_2ZnSnS_4纳米材料的制备及光电应用研究

详细信息    查看官网全文

• 论文作者：张晓艳 ; 许友 ; 暴宁钟
• 年：2017
• 作者机构：南京工业大学;
• 论文关键词：太阳能电池 ; 热分解法 ; Cu2ZnSnS4 ; 光电性质
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TB383.1;TM914.4
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：791k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

多元铜基硫化物半导体纳米材料具有宽带隙、高吸光系数等优点~([1]),成为新型太阳能电池电极材料研究的的重点。其中,Cu_2ZnSnS_4(CZTS)纳米材料因其组成元素无毒无害、在地球中储量丰富、具有理想的禁带宽度和较高的吸光系数成为了最近几年来研究热门,CZTS薄膜太阳能电池目前最高效率已达12.6%~([2])。CZTS的晶体结构主要有黄锡矿、锌黄锡矿结构以及新型纤锌矿结构。有研究者表明纤锌矿结构的CZTS薄膜表现出具有较高的载流子浓度和较小的电阻,在染料敏化对电极中表现出优异的性能。我们通过控制不同元素的比例、反应物中溶剂的种类以及反应温度,制备了具有纤锌矿结构的CZTS纳米材料,精确调控材料形貌为球形,米粒状以及纳米棒状。进一步揭示了不同形貌材料的生长过程及调控规律。材料的光电性质表明棒状材料表现出较好的电子传输性能~([3])。通过改变反应的溶剂,调控适宜的温度,成功制备了具有(002)晶面取向的纤锌矿结构的CZTS纳米片,所得到的CZTS纳米片厚度约为5 nm左右,尺寸约200 nm。将其用作染料敏化太阳能电池的对电极材料,可表现出较强的催化活性。其电池性能可与贵金属Pt相媲美,并远优于球形CZTS纳米材料。研究表明了片状纳米材料具有优异的电化学催化活性。同时,我们还系统研究了相关二维四元铜基硫化物纳米材料的制备方法,这将为绿色廉价高效的电极材料的研究提供了一种新的方法。

引文

[1]Coughlan C,Ibá?ez M,et al.Chemical Reviews,2017,DOI:10.1021/acs.chemrev.6b00376.
    [2]Wang W,Winkler M T,et al.Advanced Energy Materials,2014,4(7),1301465.
    [3]Zhang X,Guo G,et al.Scientific reports,2014,4,5086.