溶胶-凝胶法工艺参数对铜锌锡硫薄膜质量及性能影响研究

• 作者: 王近 袁妍妍 王久和 李涛 张琳
• 来源期刊: 功能材料
• 学科: 工学
• 关键词: 溶胶-凝胶法 结晶质量 铜锌锡硫薄膜 表面形貌 光学性能
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 研究·开发|Research & Development
• 页码范围: 3092-3099,3123
• 页数: 9页
• 分类号: TB34
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-9731.2022.03.012

摘要

以乙酸铜(Cu(CH3COO)2·H2O)、乙酸锌(Zn(CH3COO)2·H2O)、氯化亚锡(SnCl2·2H2O)、硫脲(CH4 N2 S)为原料,按一定配比制得前驱体溶液,以三乙醇胺(C6 H15 NO3)、乙醇胺(C2 H7 NO)为稳定剂采用溶胶-凝胶法旋涂制备铜锌锡硫(Cu2 ZnSnS4)薄膜.通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱分析(EDS)、紫外-可见-近红外分光光度计表征手段对薄膜的表面形貌、物相结构、成分组成和光学性能等进行分析.研究烧结温度、旋涂转速、稳定剂加入等工艺参数对铜锌锡硫(CZTS)薄膜的形貌、物相结构及光学性能的影响规律.结果表明,前驱体溶液浓度为0.2 mol/L,旋涂速度为1000 r/min,时间为10 s,烧结温度为280℃时,得到了符合Cu2ZnSnS4相结构的薄膜样品;而浓度为0.3 mol/L,旋涂速度为3500 r/min,时间为15 s,增添乙醇胺(MEA)的稳定剂,烧结温度为260℃制备出的CZTS薄膜在表面相貌上有较大改善,其中添加1.5 mL三乙醇胺(TEA)及乙醇胺(MEA)稳定剂制备的CZTS薄膜形貌呈颗粒状,薄膜的表面均匀性提高,但薄膜的结晶质量不如0.2 mol/L溶液制备的样品,薄膜中Sn、S元素的流失而导致其他相的生成使得薄膜的带宽偏大.此外,样品的结晶随烧结时间延长而逐渐变好,但是没有大尺寸晶粒生成.