多元硫族化合物半导体材料形貌、能带调控及其光电性能研究

本项目旨在研究具有三维特殊形貌且带隙可调的多元硫族化合物光电转换材料的设计、可控制备及其对有机/无机杂化太阳能电池光电转换性能的影响。主要研究内容包括：(1)带隙可调的多元硫族化合物材料的设计与制备，通过对组分的调节实现对多元硫族化合物材料带隙宽度和能带位置的调控，筛选出与共轭聚合物半导体材料能级匹配的多元硫族化合物材料。(2)通过对前驱体配体、溶剂及反应条件的优化，期望探索出一种实现具有三维特殊形貌多元硫化物可控制备的简便、有效方法。(3)多元硫族化合物形貌、能带的调控对无机/共轭聚合物杂化太阳能电池体系光电转换性能影响的研究，以期在该太阳能电池体系中有效地调控能级匹配并改善无机/有机相之间相分离的问题，达到提高太阳能电池光电转换效率的目的。本项目的开展对于多元硫族化合物光电材料的制备与形貌、能带的调控以及探索其对于有机/无机杂化太阳能电池光电转换性能的影响具有重要的现实意义。

课题组采用深入研究了多种具有特殊微纳米形貌结构金属硫族化合物（Cu2ZnSnS4、Ag3CuS2、ZnIn2S4、Cu3BiS3、CdSe等）半导体光电薄膜材料的合成、反应机理、以及与共轭聚合物的复合和改性。特别是在导电玻璃表面实现了这些薄膜材料的原位合成，并使其与P3HT、MEH-PPV等共轭聚合物复合。在此基础之上，组装成了杂化薄膜太阳能电池器件，并测试了相应的光电转换性能。通过该项目的研究，我们探讨了多种多元硫族化合物半导体材料形貌与能带及光电性能之间的相互关系，并初步验证了这类化合物在新型太阳能电池器件领域中的应用。