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CuO薄膜的制备及特性研究

发布时间:2019-05-31 05:40 来源:未知 编辑:admin

  氧化铜是一种有很大应用潜力的太阳能电池材料,在光伏领域里被认为是硅的最有潜力的替代材料之一。本论文第一部分通过反应射频磁控溅射在n型硅(2Q cm)和玻璃衬底上分别沉积了CuO薄膜,用X射线衍射仪(XRD)研究了所制备CuO薄膜的结构特性,用紫外-可见光-近红外分光光度计研究了CuO薄膜的光学特性;通过控制溅射功率、氩气和氧气流量和衬底温度等反应条件,使得生成的p型氧化铜和n型硅衬底之间形成了异质结,测量了异质结的Ⅰ-Ⅴ特性;并研究了该异质结的光伏特性。得出的主要结论是: 1.通过控制合适的反应参数使得制备的p型CuO的结构和光学特性较好。当溅射前反应室的本底线Pa,溅射中保持Ar气和O2气流速分别为20sccm和10sccm,沉积时气压为0.5Pa,制得CuO薄膜的光学带隙为1.36eV。 2.利用霍尔效应测试仪测量制备的CuO薄膜的载流子浓度为2.8×1015cm-3,电阻率为0.23Q cm,迁移率为0.14cm2/Vs;证明其为p型导电,并分析其为p型的主要原因是结构中存在大量的铜离子空位。 3.分别在无光照和有光照时,测量得到CuO/Si结的Ⅰ-Ⅴ特性曲线,显示其具有很强的整流特性,在2V的正向和反向电压下,正、反向电流比约为220,说明形成了p-n结。 4.在AM1.5光照下,测得异质结的开路电压约为0.33V,短路电流密度约为6.27mA/cm2,填充因子为0.20,光电转化效率为0.41%。 论文第二部分研究了在室温下用湿化学方法在Cu片基底上制备CuO纳米结构的。实验发现溶液的pH值影响生成的CuO纳米结构的表面形貌。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、EDAX能谱研究了生成的CuO纳米薄膜的结构特性、表面形貌及组成成分。主要结论有: 1.在室温、碱性条件下在铜片基底上生成CuO的纳米结构,溶液pH值为11.5时,表面生成较平整致密的CuO微球层,其上有蒲草状纳米线.利用扫描电子显微镜(SEM)观测了CuO纳米结构的微观形貌,发现溶液的pH值影响生成纳米结构的具体形貌。 3.用X射线衍射仪(XRD)测试了生成的CuO纳米结构的结构特性。EDAX能谱分析得出样品的成分为CuO。

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