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FeS2(pyrite)是一种具有合适禁带宽度(Eg≈0.95eV)和较高光吸收系数(λ<700nm时,α>5×105cm-1)的半导体材料,其组元元素储量十分丰富、无毒,而且在制备太阳能电池时可以以薄膜形式使用,成本较低,与已有半导体材料相比,是一种较有研究价值的太阳能电池材料。 本文采用不同的硫化温度、时间和压力对相同厚度的Fe膜进行硫化处理来研究硫化参数对薄膜组织和光电性能的影响。研究结果表明,硫化温度为400℃时能充分形成FeS2,高于400℃后,硫化温度的升高对FeS2的形成没有明显的促进作用。硫化温度越高,FeS2晶粒尺寸越大,薄膜电阻率越高,并趋于p型导电。随着硫化时间的延长,薄膜晶粒呈长大趋势。400℃、80kPa硫化时,薄膜均呈n型导电特性,而且随着硫化时间的延长,薄膜禁带宽度及电阻率增大。500℃、80kPa硫化时硫化时间对薄膜光电性能的影响较为复杂。硫化压力的变化对薄膜的组织结构影响不明显,当硫化压力为100kPa时,薄膜具有较高的载流子浓度及较低的薄膜电阻率。 采用硫化不同厚度的Fe膜制备了不同厚度的FeS2薄膜的方法,研究了不同厚度FeS2薄膜的晶体结构、电阻率、载流子浓度、光吸收系数以及禁带宽度。结果表明,随着薄膜厚度的增加,FeS2的电阻率升高,载流子浓度下降,在高吸收区FeS2薄膜的光吸收系数也呈下降趋势。当薄膜厚度小于130nm时,薄膜厚度增加可导致其禁带宽度上升,当薄膜厚度大于130nm时,薄膜厚度增大反而会导致禁带宽度下降。 为了研究FeS2薄膜的光电转换效率,采用FeS2/TiO2复合膜作为太阳能电池光电极制备了溶液太阳能电池测试样品,对电池的光电转换效率进行了测量,研究了厚度对薄膜光电转换效率的影响。结果表明,随着薄膜厚度的增加,转化效率先下降后上升,薄膜的光电转换效率一般处于较低水平。电解液的pH值对电池的开路电压和短路电流也有较大的影响。