In situ fabrication of Cu2ZnSnS4 nanoflake thin films on both rigid and flexible substrates
In situ fabrication of Cu2ZnSnS4 nanoflake thin films on both rigid and flexible substrates
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在刚性和柔性基底上原位制备 Cu2ZnSnS4 纳米片薄膜
DOI：
10.1039/c4ce00174e
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发表时间：
2014-06
期刊：
影响因子：
3.1
通讯作者：
Zhi Zheng
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Junhao Chu;Weiwei He;Jun-Jie Yin;Zhi Zheng
Cu2ZnSnS4 (CZTS) 薄膜是一种非常有前景且低成本的太阳能电池吸收层材料，首次采用硫或硒粉对 CuZnSn 合金薄膜进行一步溶剂热处理，在不锈钢和 FTO 玻璃基板上原位制备。通过 X 射线衍射 (XRD)、扫描电子显微镜 (SEM)、透射电子显微镜 (TEM) 和紫外-可见-近红外光谱对所得产品进行了表征。拉曼光谱用于表征和确认 CZTS 的形成。评估了温度、反应时间、Cu/Zn/Sn比例和非元素反应物对CZTS纳米晶薄膜形成的影响，我们发现反应温度是决定最终产品性能的关键因素。纯 CZTS 相在 250 °C 或更高的温度下形成。我们的方法在 250 °C 下生产 CZTS 薄膜，这是该工艺中可使用的最低反应温度，也是任何当前制造系统的最低温度。我们还发现柔性基材促进 CZTS 纳米晶体的生长。在纳米晶薄膜的原位制造中使用柔性基板可能使 CZTS 应用于工业应用成为可能。
Cu2ZnSnS4 (CZTS) thin film, a highly promising and low-cost absorber layer material for solar cells, has been in situ fabricated on stainless steel and FTO glass substrates for the first time, using a one-step solvothermal treatment of CuZnSn-alloyed film with sulphur or selenium powder. The resulting products were characterized by X-ray diffractometry (XRD), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and UV-vis-NIR spectroscopy. Raman spectroscopy was used to characterize and confirm the formation of CZTS. The effects of temperature, reaction time, the ratio of Cu/Zn/Sn, and non-elemental reactants on the formation of CZTS nanocrystal films were assessed, and we found that the reaction temperature was a key factor in determining the properties of the final products. Pure CZTS phase forms at a temperature of 250 °C or higher. Our method produces CZTS thin films at 250 °C, the lowest reaction temperature that can be used in the process and the lowest temperature of any current fabrication system. We also found that flexible substrates promote the growth of CZTS nanocrystals. Using flexible substrates in the in situ fabrication of nanocrystalline thin films may make it possible to use CZTS for industrial applications.
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