Введение
Глава 1. Обзор литературы 15
1. Минерал кестерит 15
2. Тонкие пленки кестеритов в солнечной фотовольтаике
2.1. Сравнительная оценка с другими поглощающими слоями 15
2.2. Основные методы синтеза тонкопленочных кестеритов
2.2.1. Вакуумные методы 19
2.2.2. Жидкофазные методы 20
3. Структура кестеритов 22
3.1. Кристаллическая решетка типа кестерита 22
3.2. Изучение фазового состава на основе спектров РФА 23
3.3. Применение КР-спектроскопии для идентификации кестеритной структуры 24
3.4. Причины возникновения дефектной структуры 26
4. Электрофизические и оптические свойства кестеритов 27
4.1. Способы определения ширины запрещенной зоны 27
4.2. Фотопроводимость кестеритных пленок 29
4.3. Времена жизни фотогенерированных носителей заряда в кестеритах 4.3.1. Микроволновая фотопроводимость 31
4.3.2. Время-разрешенная фотолюминесценция з
4.3.3. Возможные причины малых времен жизни в кестеритах 33
5. Солнечные батареи на основе кестеритов 34
5.1. Типичная структура солнечной батареи на основе кестерита 34
5.2. Рекордные значения КПД солнечных батарей на основе кестеритов.. 35
5.3. Возможные причины низких значений КПД и дальнейшие перспективы 36
Постановка задачи 37
Глава 2. Методическая часть 40
2.1.Подготовка стеклянных подложек 40
2.1.1. Химическое травление стеклянных подложек 40
2.1.2. Ионное травление стеклянных подложек
2.2. Приготовление молибденовых подложек . 41
2.3. Синтез прекурсорных пленок CZTS(Se)
2.3.1. Синтез интерметаллидов 41
2.3.2. Получение прекурсорных пленок методом PVD 42
2.3.3. Электрохимическое осаждение прекурсорных пленок Cu-Zn-Sn-S(Se)
2.3.3.1. Электрохимическая ячейка 43
2.3.3.2. Состав рабочей смеси для синтеза прекурсорных пленок Cu-Zn-Sn-S 44
2.3.3.3. Состав рабочей смеси для синтеза прекурсорных пленок Cu-Zn-Sn-Se
2.4. Последующая стадия отжига (сульфуризация/селенизация) 45
2.5. Исследование полученных пленок CZTS(Se) 46
2.5.1.Особенности электроосаждения 46
2.5.2. Рентгенофазовый анализ 48
2.5.3. КР-спектроскопия 49
2.5.4. Сканирующая электронная микроскопия 50
2.5.5. Оптическая спектроскопия 51
2.6. Методика электрохимической импедансометрии 53
2.6.1. Широкополосный диэлектрический спектрометр 53
2.6.2. Жидкостная ячейка 55
2.6.3. Калибровка метода
2.7. Метод фотоэлектрохимических ячеек (PEC) 58
2.8. Заключение к главе 2 61
Глава 3. Влияние условий электрохимического синтеза на состав и свойства тонких пленок CZTS(Se) 62
3.1. Особенности электрохимического синтеза прекурсорных тонких пленок Cu-Zn-Sn-S из цитратных буферных растворов 62
3.1.1. Циклические вольтамперные кривые 63
3.1.2. Ренгенофазовый анализ образцов CZTS 65
3.1.3. Спектры КР образцов CZTS 66
3.1.4. Изучение структуры пленок CZTS 67
3.1.5. Рентгенофлюоресцентный анализ образцов CZTS 68
3.1.6. Изучение оптических свойств тонких пленок CZTS 69
3.1.7. Изучение фотопроводимости 70
3.1.8. Импедансометрия в условиях освещения образца.. 71
3.2. Особенности электрохимического синтеза тонких пленок Cu-Zn-Sn-Se из растворов, содержащих молочную кислоту 74
3.2.1. Циклические вольтамперные кривые 74
3.2.2. Рентгенофазовый анализ образцов CZTSe 76
3.2.3. Спектры КР образцов CZTSe 77
3.2.4. Изучение оптических свойств 79
3.2.5. Изучение струкутры тонких пленок CZTSe 81
3.2.6. Изучение фотопроводимости 82
3.3. Заключение к главе 3 84
Глава 4. Влияние условий PVD-синтеза на состав и свойства тонких пленок CZTS85
4.1. Особенности синтеза тонких пленок Cu-Zn-Sn-S методом PVD, используя в качестве прекурсоров интерметаллиды.. 85
4.1.1. Рентгенофазовый анализ тонких пленок Cu1.5Zn1.15Sn0.85S4 86
4.1.2. Исследование фотопроводимости 87
4.2. Сравнительная оценка синтеза тонких пленок CZTS методом PVD, используя в качестве прекурсоров металлы и интерметаллиды .. 90
4.2.1. РФА-спектры 90
4.2.2. Спектры КР 92
4.2.3. Фотопроводимость пленок 93
4.3.1. Обсуждение результатов 96
4.3. Заключение к главе 4 97
Глава 5. Влияние условий сульфуризации на формирование фазы MoS2 и фоточувствительность тонких пленок CZTS . 98
5.1. Особенности образования побочной фазы MoS2 на границе CZTS/Mo 98
5.1.1. Формирование побочной фазы MoS2 98
5.1.2. Особенности синтеза 99
5.1.3. Метод отжига №1 99
5.1.4. Метод отжига №2 100
5.1.5. Изучение фотопроводимости
5.2. Зависимость фототока от интенсивности основной линии MoS2 на КР-спектрах 104
5.3. Заключение к главе 5 105
Выводы 106 Заключение 108
Благодарности 109
Список сокращений и условных обозначений 110
Список литературы
