【摘 要】
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铜锌锡硫硒(CZTSSe)具有组成元素储量丰富、带隙可调、吸光系数高、理论效率高等优点,是薄膜太阳能电池理想的吸光材料.但由于CZTSSe对应的单一相区域十分狭窄,所以制备纯相CZTSSe薄膜非常困难.然而想获得高性能CZTSSe太阳电池,使用单一相CZTSSe作为吸收层是必要的.陈时友等人应用第一性原理计算得出在贫Cu富Zn条件下(即阳离子比例为Cu/(Zn+Sn)≈0.8、Zn/Sn≈ 1.2
【机 构】
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内蒙古大学 内蒙古呼和浩特市赛罕区大学西路235号
【出 处】
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第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会
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铜锌锡硫硒(CZTSSe)具有组成元素储量丰富、带隙可调、吸光系数高、理论效率高等优点,是薄膜太阳能电池理想的吸光材料.但由于CZTSSe对应的单一相区域十分狭窄,所以制备纯相CZTSSe薄膜非常困难.然而想获得高性能CZTSSe太阳电池,使用单一相CZTSSe作为吸收层是必要的.陈时友等人应用第一性原理计算得出在贫Cu富Zn条件下(即阳离子比例为Cu/(Zn+Sn)≈0.8、Zn/Sn≈ 1.2)更容易获得高效太阳电池.但不同制备方法,其最佳阳离子组成变化很大,这表明CZTSSe的最佳阳离子组成可能会因为一些不可避免因素而不同.本工作使用二甲基亚砜(DMSO)作为溶剂制备了五组不同Zn/Sn比例的前驱体溶液,最终得到kesterite结构CZTSSe薄膜,并进一步制备成CZTSSe太阳电池.通过调制阳离子比例减少了界面二次相以及优化CZTSSe/Mo界面结构,从而降低反向饱和电流J0,增加并联电阻Rsh.并且由于吸收层中Cu/(Zn+Sn)降低,导致CuZn受主缺陷浓度减少,使CZTSSe薄膜中净载流子浓度降低,从而拓宽太阳电池耗尽层宽度Wd,提高器件光电流JL.最后通过优化阳离子比例,当Cu/(Zn+Sn)=0.71,Zn/Sn=1.05时,我们获得了最高的光电转换效率8.6％.
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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.
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