【摘 要】
：
光伏发电的广泛应用为我国发展绿色经济和清洁高效的能源结构提供了新思路.在最近几年时间里,众多新型半导体材料被应用于光伏领域,其中宽带隙、廉价、稳定、无毒的全无机太阳能电池在叠层太阳电池顶电池上表现出巨大的潜力.Sb2S3本身带隙较宽(1.7 eV)、光吸收系数高且具有无毒、廉价等特性,较适合作为太阳能电池的活性层.另外,电子缓冲层具有提高电子的抽取和阻挡空穴的作用,且由于TiO2材料具有环境友好的
【出 处】
：
第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会
论文部分内容阅读
光伏发电的广泛应用为我国发展绿色经济和清洁高效的能源结构提供了新思路.在最近几年时间里,众多新型半导体材料被应用于光伏领域,其中宽带隙、廉价、稳定、无毒的全无机太阳能电池在叠层太阳电池顶电池上表现出巨大的潜力.Sb2S3本身带隙较宽(1.7 eV)、光吸收系数高且具有无毒、廉价等特性,较适合作为太阳能电池的活性层.另外,电子缓冲层具有提高电子的抽取和阻挡空穴的作用,且由于TiO2材料具有环境友好的特点,故常用作电子缓冲层.但TiO2材料的电子迁移率较低,同时其表面缺陷影响电子的抽取和器件稳定性,因此,选择合理的掺杂元素对TiO2材料进行掺杂,能显著改善其导电性和能级结构.我们通过Li+对TiO2层进行掺杂的方法制备了高质量的硫化锑薄膜,采用真空法制备的器件结构为FTO/TiO2 (Li+)/Sb2S3/Au.通过对比发现,Li+对TiO2前驱体溶液进行掺杂能提高TiO2层的导电性.优选地,0.15 mol/L的Li+掺杂与未掺杂相比,具有相同的表面粗糙度以及具有较好的致密度,能够提高器件的短路电流密度,降低串联电阻；同时对能级的调制提高了器件内量子效率,使器件整体性能提高到4.5％,器件性能的提高主要归因于导电性的提高及量子效率的改善.
其他文献
本文研究了Al2O3覆盖层对Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)薄膜结晶过程的调控作用.在基于溶液法制备的Cu-Zn-Sn-S前驱体上使用原子层沉积制备4nm左右的Al2O3覆盖层随后硒化退火,发现Al2O3层在350℃以下可阻挡Se透过该薄层,从而阻止低温段Se与前驱薄膜内部元素的相互反应.与常规制备的样品相比,使用Al2O3覆盖层可阻止硒化过程中表面CuxSe相的产生,使薄膜的结晶生长
阻碍锌黄锡矿Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)太阳能电池进一步发展的主要原因是：体相缺陷和电荷提取界面产生的内在复合损失.本文提出一种Ag,Ge双梯度吸收层结构,实现前接触吸收层价带下移和背面接触吸收层导带上移,改善CZTSSe器件性能.实验结果表明,Ag取代Cu能够在p-n结处产生更大的能带弯曲,而Ge取代Sn能够在准中性区内施加一个额外的漂移场.另外,扩散到吸收层中的银离子和锗离子将
目前器件效率大于20％的CIGS电池通常是通过真空方法制备的.近年来基于液相法制备的CIGS电池也取得了快速发展,并获得了17.3％的转换效率,与真空法相比仍有一定的差距.研究表明在高效CIGS电池的吸收层表面通常存在一层贫铜组分的有序缺陷化合物(2VCu+InCu,OVC).OVC相可以极大提高CIGS/CdS异质结质量,从而提升CIGS器件效率.在液相法制备薄膜中,由于无法实现元素在制备过程中
硒化工艺作为制备高效Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)太阳能电池的关键因素,近年来受到越来越多的关注.然而,在硒化过程中低活性的硒会形成有害的硒团簇,并在CZTSSe吸收层中积累[1-3].硒团簇的存在不仅降低了CZTSSe吸收层的导电性,而且增加了载流子复合的可能性,从而恶化CZTSSe太阳能电池的光电转换效率[2-3].我们提出使用具备独特萃取性能的SCCO2处理策略[4]来解决硒
对于铜铟镓硒(CIGS)等薄膜多晶异质结太阳能电池,其性能在空间分布上往往具有非均匀特性。来自器件不同层的寄生电阻效应被认为是导致这种非均匀特性的重要因素[1],而若通过实验来检验不同参数的影响,势必造成巨大的时间和资源浪费[2]。因此,本工作基于二维数值模拟工具SPICE,对CIGS电池的寄生电阻效应进行了系统的研究。具体来说,我们首先建立了二维分布式等效电路模型[3]用于模拟实际CIGS电池的
硫化锑Sb2S3是一种新兴的薄膜太阳能电池吸收层材料,由于合适的带隙(～1.7eV)和高吸收系数(1.8×105cm-1)以及元素资源丰富和无毒特性而备受关注[1,2].本课题组采用气相输运沉积法制备了8b2S3薄膜太阳能电池并研究了蒸发源-衬底距离对Sb2S3薄膜太阳能电池性能的影响,实验发现通过优化蒸发源与衬底之间的距离将光电转换效率从0.83％提高到3.02％.图1(a)是制备8b2S3薄膜
铜铟镓硒(Cu(In,Ga)Se2,CIGS)薄膜太阳能电池能量转换效率已达到23.35％[1],该电池温度系数低、弱光性能好、抗辐射能力强,是最具潜力的薄膜太阳能电池之一.采用三步共蒸发法制备CIGS薄膜,可形成V型Ga浓度梯度,不仅更充分吸收长波光,形成的背电场也促进了光生载流子分离,提升电池效率[2].本文利用分子束外延设备,在制备有Mo背电极的玻璃基底上,采用三步共蒸发法制备CIGS薄膜.
异质结界面复合是限制CIGS性能提升的关键问题.目前，在CIGS太阳能电池中通常采用化学水浴沉积(CBD)制备的CdS作为n型缓冲层并且其器件效率达到了22.9％，仅次于世界纪录效率(23.35％).因此对CdS进行掺杂，优化CdS特性，改善其与CIGS界面质量有望进一步提高CIGS太阳能电池效率In掺杂CdS是一种有效的提升CdS光电特性的方法.但是In2S3的溶度积常数极低，通过传统的CBD工
在CZTSSe太阳能电池中,Voc损失较大的本质原因可以归结于吸收层体相中的深能级缺陷.其中,SnZn反位缺陷作为最主要的深能级施主缺陷,严重损害了CZTSSe太阳能电池的Voc.SnZn缺陷会在CZTSSe的禁带中形成间接的复合中心,产生电子-俘获效应,降低少数载流子寿命[1-3].此外,SnZn反位缺陷还会和CuZn反位缺陷形成[2CuZn+SnZn]的缺陷簇.这些缺陷簇会引起带隙或静电势的波
Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)光伏器件的低开路电压(VOC)是制约CZTSSe器件效率提升的关键因素.CdS与CZTSSe之间的能带失配是造成CZTSSe器件中光生载流子界面复合严重,导致开路电压亏损的一个主要原因.本工作中我们使用CBD方法,使Zn部分替代Cd形成均匀致密的Zn1-xCdxS缓冲层薄膜.测试结果表明Zn2+的引入改善了CZTS/CdS界面的能带排列,在异质结界面处