化学液相技术制造（ZnS）x（Cu2ZnSnS4）1-x复合纳米晶太阳能电池的研究

以探索廉价高效太阳能电池的可重复制造工艺为最终目标，运用化学液相技术，合成能态结构从1.5eV到3.6eV连续可调的（ZnS）x（Cu2ZnSnS4）1-x固溶体单分散纳米晶，并通过化学镀膜方法，制造均一稳定复合材料为吸收层的薄膜p-n结太阳能电池。该课题的主要研究目标是优化化学制造的工艺方法，依托新型光电转换纳米材料，以光电池的性能参数为衡量标准，为制造全无机纳米结构光电池提供可能性。ZnS与Cu2ZnSnS4晶体结构参数的相似性及能态结构的较大差异性，保证了复合结构的均匀稳定以及能态结构几乎覆盖太阳可见光波段，提供了廉价而高效的光电转换材料。化学镀膜技术为薄膜电池的可重复制造提供了广阔空间，包括多种不同工艺，工艺参数的优化可以改进薄膜的尺寸结构，提高激子分离及载流子的收集、传导率。本项目的实施可进一步促进廉价高效薄膜太阳能电池的制造开发。

该课题的主要研究目标是，制备新型光电转换纳米材料，探索优化化学制膜方法，为制造纳米结构光电池提供可能性。ZnS与Cu2ZnSnS4晶体结构参数的相似性及能态结构的较大差异性，保证了复合结构的稳定以及能态结构几乎覆盖太阳可见光波段，提供了廉价而高效的光电转换材料。化学镀膜技术为薄膜电池的可重复制造提供了广阔空间，工艺参数的优化可以改进薄膜的结构，提高激子分离及载流子的收集。本项目的实施可进一步促进廉价高效薄膜太阳能电池的制造开发。我们取得的主要成果包括：使用溶剂热方法制备能带可调的(Cu2Sn)x/3Zn1-xS纳米颗粒，首次用水热法制备亚稳态正交相Cu2ZnSnS4, 使用醇热法、电泳沉积、溶胶凝胶法成功制备不同光电性能的Cu2ZnSnS4薄膜, 提出双结太阳能电池结构，光电流提高20%,并且成功运用电化学阻抗谱分析其内部机理。