低成本、 环境友好的铜锌锡硫替代含贵金属和有毒金属的铜铟镓硒, 是薄膜太阳能电池的最佳选择。 电镀法是一种无需真空设备和靶材的低成本方法。 一种更简单的制膜方法是在水溶液中共电镀沉积Cu-Zn-Sn（CZT)合金于FTO衬底上。 采用氩气保护气氛下在550 ℃硫化电镀法制得的CZT合金前驱体, 成功制备了CZTS薄膜。 采用三电极体系将CZT合金前驱体电镀在FTO上, 其中FTO作为工作电极, 铂（Pt）网和Ag/AgCl分别作为对电极和参比电极。 电解质由CuSO4, ZnSO4, SnSO4, 络合剂-三乙醇胺（TEA）和柠檬酸钠组成。 前驱体在氩气保护气氛下550℃硫化得到CZTS薄膜。 采用X射线衍射（XRD）、 拉曼光谱、 扫描电子显微镜（SEM）、 紫外可见光光谱仪和光电化学测量（PEC）等方法, 表征了CZTS薄膜的结构、 形貌、 成分和光谱学性质。 XRD和拉曼光谱证明了550 ℃硫化后的CZTS薄膜具有锌黄锡矿结构。 一个Raman主峰位于342 cm-1, 两个Raman次强峰分别位于289和370 cm-1, 这些峰位与锌黄锡矿CZTS的峰位相吻合。 SEM结果证明优化后CZTS薄膜成分接近CZTS的理想化学计量比, CZTS薄膜中Cu/(Zn+Sn）和 S/(Zn+Sn+Cu)分别为052和101, 这表明CZTS薄膜中S的含量非常合适。 PEC结果证实, 采用前照射或后照射FTO/CZTS均产生光电流, 并且两种照射下产生的光电流方向一致。 通过紫外可见光光谱测量并由此计算出的CZTS能隙为145 eV。 通过上述分析证明制备的CZTS薄膜具有高品质, 可用于制备CZTS薄膜太阳能电池。

采用恒电位电沉积法在ITO上制备了铜铟镓硒(CIGS)前驱体薄膜, 该前驱体薄膜在充氩气管式炉中经过高温硒化可得到结晶良好的CIGS薄膜。 采用X-射线衍射(XRD)、 拉曼光谱(Raman)、 扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见光-近红外光谱仪分别表征了CIGS薄膜的结构、 形貌、 成分以及可见-近红外光谱(Vis-NIR)吸收特性。 XRD结果表明前驱体薄膜高温硒化后所得的CIGS薄膜具有(112)择优取向, 薄膜中CIGS晶粒的平均尺寸为24.7 nm, Raman光谱表明薄膜中的CIGS是具有黄铜矿结构的四元纯相, 没有其他二元三元杂相存在。 Vis-NIR测量结果表明CIGS的禁带宽度随薄膜中镓含量的增加而增加, 当Ga含量达5.41%时, 通过吸收光谱测得CIGS的禁带宽度为1.11 eV, 通过理论计算得到镓铟比为Ga/(In+Ga)=16.3%, 小于SEM测量所得的镓铟比Ga/(In+Ga)=21.4%, 这表明还需进一步提高CIGS薄膜的结晶度。 所有测量表明优化后的ITO/CIGS非常适合用来制作高质量的双面太阳能电池。 该研究提出了制备低成本CIGS前驱体薄膜及高温硒化的新方法, 通过这些方法在ITO上制备了均匀、 致密、 附着力好的CIGS薄膜。 通过上述表征可知, 在新工艺下制备的CIGS薄膜结晶度高, 成分合理, 无杂相, 光吸收性质好。 与磁控溅射法类似, 电沉积法非常适合大面积工业化生产, 该工作对CIGS的规模化生产具有重要的借鉴意义。

以氯化铵、 氯化镉、 氢氧化钾和硫脲为反应物采用化学水浴法制备了硫化镉薄膜， 为了作对比研究， 采用射频磁控溅射以硫化镉为靶材， 氩气为溅射气体， 制备了硫化镉薄膜。 采用X射线衍射、 扫描电子显微镜和紫外-可见光光谱仪分别表征了硫化镉薄膜的结构、 形貌和光学吸收特性。 结果表明， 采用以上两种方法制备的硫化镉均具有（002）择优取向， 溅射法制备的硫化镉薄膜较致密， 薄膜表面较光滑， 平均晶粒尺寸在20～30 nm； 水浴法制备的硫化镉薄膜颗粒尺寸较小， 缺陷较多。 除了在短波段溅射所得硫化镉薄膜的透过率略差于水浴法所得硫化镉薄膜之外， 溅射法制备的硫化镉薄膜的性能整体上优于水浴法制备的薄膜。 两种方法制备的硫化镉薄膜的能隙在2.3～2.5 eV。

为了对电晕放电进行全天候的检测，设计了一套包含日盲紫外、可见光和长波红外的三波段电晕检测光学系统。为了减小系统体积，提高系统性能，日盲紫外和可见光波段采用共光路结构；长波红外段采用独立光路，利用衍射面特殊的色散特性和非球面技术对系统进行单色像差和色差校正，减少系统的镜片数量。系统采用单镜片调焦设计来保证其在-40~60 ℃内清晰成像。对设计的系统进行了像质评价，结果表明，在空间频率60 lp/mm处，20 ℃时全视场内日盲紫外波段系统的MTF>0.37，可见光波段系统的MTF>0.35；在空间频率20 lp/mm处，全视场内长波红外波段系统的MTF>0.6，3个波段均能清晰成像，满足电晕检测的要求。

为了充分利用中波红外和长波红外的光谱信息，建立了谐衍射中、长波红外超光谱成像系统。利用谐衍射元件独特的色散特性，将谐衍射透镜应用于中、长波红外超光谱成像系统中，使系统在中波红外3.7~4.8 μm和长波红外8.5~12 μm的2个谐振波段内获取二百多个不同波长的图像信息。设计结果显示，在中波红外波段18 lp/mm处 ，光学调制传递函数＞0.52；长波红外波段13 lp/mm处 ，光学调制传递函数＞0.51；光学系统的点斑均方根直径在中波红外波段小于27 μm，在长波红外波段小于34 μm。得到的结果表明，光学调制传递函数在各个波长处均接近衍射极限，点斑的均方根直径完全可以与国内现有探测器的像元尺寸匹配。

研究了塑料透镜在头盔系统中的应用, 设计了全塑料(聚甲基丙烯酸甲脂-PMMA)头盔光学系统.引入衍射面, 利用其负色散性和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差.图像源发出的光束在分束器附近成中间像, 可增大系统视场; 出瞳在中继透镜组中间成像, 可减小系统口径, 增大出瞳直径.该系统镜头部分重量仅为6 g, 目视系统中需重点校正的像散和垂轴色差的最大值分别为0.44 mm和20 μm, 最大畸变为2.5%; 系统最小角分辨率为0.9 mrad, 视场为40°(H)×30°(V).

为了获取足够的目标信息,同时避免宽光谱色差和结构的复杂性,本文充分利用太赫兹波的科学价值,建立了谐衍射/折射太赫兹多波段成像系统。针对谐衍射元件独特的色散性质,将谐衍射透镜应用于14～50 μm太赫兹成像系统中,使系统在15.8～16.2 μm,18.5～20 μm,23～25 μm,30.5～33.5 μm和46～50 μm 5个谐振波段内的轴向像差最大为0.75 mm。由于各谐振波段内的放大率是波长的函数,图像重构时将引起像元的配准误差,利用光学二组元法设计的变焦结构成功地解决了这一问题。设计结果表明:系统像高恒定为6.74 mm,变焦结构还具有很好的像差补偿作用;在10 lp/mm时,光学传递函数在5个谐振波段内均达到衍射极限,实现了轻小、便携、易加工的设计要求。

基于变焦系统的基本原理,利用谐衍射透镜的相关特性并结合中波红外和长波红外的特点,设计了仅含有4片透镜的红外双波段双焦光学系统.设计结果表明,系统具有100%冷光栏效率,在3.7～4.3μm中波红外波段,光学传递函数在18 lp/mm时>0.7;在8.7～11μm长波红外波段,光学传递函数在18 lp/mm时>0.5,均接近衍射极限.

藉助SEM和MICRO-RAMAN,我们研究了在退火和在镍衬底上金刚石形核中甲烷CH4的影响.CH4的浓度分别为0%,0.5%,1.5%和2.5%,其中当甲烷浓度为1.5%时,金刚石在镍衬底上金刚石形核密度为3×108/cm2,这个结果高于以前的结果.金刚石膜的质量是好的.