摘要
黄铁矿型FeS2在地壳中储量丰富，FeS2的理论光吸收系数较高（λ<750nm时，α>6×105cm-1），禁带宽度的标准理论值Eg=0.95eV，是环境友好型半导体材料。自上世纪50年代，FeS2的半导体性能被发现以来，对FeS2光电性能的研究就从未中断过。FeS2不仅应用于热电池、锂电池的电极材料中，还在光伏性能方面表现出优异特性，有望成为太阳能电池吸光材料，但在实验研究中FeS2的光电转换效率并不理想。针对该问题，本文从FeS2的光电性能入手，综合分析所制样品的光电转换效率。 首先，模拟天然黄铁矿的形成机理，采用热硫化法分别合成593K、613K、633K、653K、673K、693K温度下的FeS2粉末。利用X射线粉晶衍射仪、扫描电镜、能谱仪等，测试了不同硫化温度下样品的微观组织结构、S/Fe比值。 其次，采用紫外-可见光分光光度计测试样品的光吸收谱图，图线明显分为：弱吸收、线性吸收和饱和吸收。随硫化温度升高，样品饱和光吸收系数逐渐降低。利用外延法做吸收边切线，得到样品的禁带宽度。 再次，将样品制成方片状，并引出四个电极，利用霍尔效应测试系统，测试出不同硫化温度下样品的载流子浓度、载流子迁移率、霍尔系数和电阻率。实验数据显示，随硫化温度升高，载流子浓度上升、载流子迁移率降低、霍尔系数和电阻率均下降。 最后，综合分析表征FeS2光电性能的实验数据，认为633K硫化温度下合成的FeS2理论光电转换效率最佳。
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