銅銦鎵硒、銅銦硫硒與銅銦鎵硫硒奈米粒子合成與其薄膜太陽能電池的應用

Synthesis of CuInGaSe2, CuInSSe, CuInGaSSe nanocrystals and their application on thin film solar cell

江旻益

銅銦鎵硒 ； 銅銦硫硒 ； 銅銦鎵硫硒 ； 薄膜太陽能電池 ； CuInS2 ； CuInSe2 ； CuIn1-xGaxSe2 ； CuIn(S1-xSex)2 ； CuIn1-xGaxSSe ； solar cell

清華大學化學工程學系學位論文

2010年

碩士

段興宇

繁體中文

我們成功的以熱溶劑法，合成出三元化合物CuInS2、CuInSe2的奈米粒子，四元化合物CuIn1-xGaxSe2、CuIn(S1-xSex)2的奈米粒子，五元化合物CuIn1-xGaxSSe的奈米粒子。在三元化合物的部份，我們利用升溫速度的不同，來控制CuInS2奈米粒子的四方結構與纖維鋅礦結晶相，並且發現黃銅礦與纖維鋅礦CuInS2有相同的能隙Eg =1.46 eV。在四元化合物的部份，CuIn(S1-xSx)2奈米粒子，經由UV吸收圖譜的分析，其能隙會隨著硒元素的增加而從1.46 eV降至1.0 eV。經由XRD的分析，其晶格常數a會隨著Se/S的比例增加，而呈線性增加，符合Vegard’s law，證明了CuIn(S1-xSx)2奈米粒子為均勻相的合金結構。在五元化合物的部份，經由添加鎵元素到CuIn(S1-xSx)2系統中，成功合成出CuIn1-xGaxSSe的奈米粒子，在STEM-EDS mapping中，其元素分布均勻並且沒有其他元素的存在，從UV吸收的分析，其能隙會因為鎵元素的增加而有降低的現象，其XRD繞射峰也會因為鎵元素的增加而往大角度的方向移動。此外，我們發現選用有相同官能基的前驅物，並且將油胺當作表面活性劑，可以提高合成多元化合物的成功率，這是因為油胺扮演活性劑的角色可以與前趨物形成複合物，有利於形成均勻相的多元化合物合金的奈米粒子。最後，利用這些藉由組成比例而調控其能隙值的奈米粒子，將其應用在太陽能電池吸收層薄膜。

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1. 余珊(2012)。以新穎式溶熱法合成銅銦硫硒粉體之研究。成功大學資源工程學系學位論文。2012。1-70。