10.3964/j.issn.1000-0593(2015)05-1290-04
水热条件下生长FeS2-Fe1-xS异质结构的光吸收特征研究
铁硫系列矿物是重要的金属硫化物,FeS2和Fe1- x S分别是铁硫系列矿物的重要成员。其中黄铁矿(FeS2)具有较大的吸收系数及合适的禁带宽度,适用于做太阳能电池材料,具有较好的应用前景。前人对不同条件下的铁硫系列矿物光伏特性进行了一定的研究,但对于 FeS2和Fe1- x S共存情况下光吸收性能研究较少。FeS2和Fe1- x S分别是铁硫系列矿物的重要成员,由于形成条件较为接近,常共生出现。因此,对FeS2和Fe1- x S光吸收性能的研究具有重要意义。以水热条件下合成微米粒状FeS2-Fe1- x S为样本,分别使用SSX-550扫描电子显微镜、多晶X射线衍射仪(XRD)观测表征粉末晶体的形态、成分和结构。结果表明:所测样品主要为FeS2中立方晶系黄铁矿,含有一定量的斜方晶系磁黄铁矿(Fe1- x S ),样品平均粒度在5~10μm左右。用Cary500型紫外-可见近红外分光光度计在200~2000 nm范围内测出了样品的吸收谱介于1860~1889 nm之间,吸收峰值为1879 nm。根据带隙(eV )公式计算样品的禁带宽度为0.6578 eV ,对应的“极限转换效率”可达到15%左右,利用第一性原理分析样品禁带宽度变化的原因,并与前人研究结果进行对比。分析认为:矿物内部结构是影响光电转化的重要原因,所合成具有FeS2-Fe1- x S异质结构材料的光吸收特性,较天然地质体中含Co和Ni缺陷的黄铁矿光吸收特性好,光电转换效率有所提高,为深入研究Fe-S系列材料的光伏性能提供了科学依据。
FeS2-Fe1-x S、光吸收特征、水热、禁带宽度、光电转换效率
O45(无线电物理学)
国家自然科学基金项目40872045;41172047
2015-06-02(万方平台首次上网日期,不代表论文的发表时间)
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1290-1293