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由于锌黄锡矿(Kesterite)结构的铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S,Se)4,CZTSSe)半导体材料具有带隙可调(1.0-1.5 eV)、吸收系数高(104 cm-1),而且组成元素在地壳中储量丰富等优点,近年来得到迅猛发展。然而,目前CZTSSe基薄膜太阳能电池的最高效率仅为12.6%,与理论计算的预期值(31%)相差甚远。影响CZTSSe电池效率提高的因素有很多,例如:CZTSSe吸收层中存在大量CuZn反位缺陷,导致开路电压亏损严重;吸收层自身晶体质量问题等。研究表明,在CZTSSe中利用Ag替代部分的Cu可以有效抑制CuZn反位缺陷的形成,消除费米能级钉扎效应,进而提高器件的开路电压。但是,Ag掺杂CZTSSe(记为CAZTSSe)要求更低的硒化温度,而更低的硒化温度会严重影响薄膜的晶体质量、电学性能以及光学性能。因此,寻找最佳的硒化温度对于提高CAZTSSe基薄膜太阳能电池的性能至关重要。当Ag取代CZTSSe中全部的Cu时,便形成了银锌锡硫硒(Ag2ZnSn(S,Se)4,AZTSSe),它是N型半导体材料,AZTSSe的带隙在1.3-1.4 eV之间,具有较高的吸收系数(>104 cm-1),而且与CZTSSe/CdS异质结相比,AZTSSe/CdS界面能带匹配更为理想,是很有前途的太阳能电池吸收层材料。但是,研究发现,AZTSSe的电阻率高,载流子浓度较低,晶体质量相对较差,这严重阻碍了AZTSSe材料的应用和发展。针对以上这些问题,我们研究了Ag掺杂对CZTSSe薄膜的影响以及硒化温度对CAZTSSe薄膜太阳能电池性能的影响;制备了不同Sb掺杂浓度的AZTSSe薄膜,希望通过Sb掺杂来改善AZTSSe薄膜的性能。取得的科研成果如下:(1)本文采用溶胶-凝胶法制备出单一相Ag掺杂的CZTSSe薄膜,研究了Ag掺杂对CZTSSe薄膜电学特性以其器件性能的影响。通过对Ag掺杂CZTSSe薄膜元素组成和电学特性的测试,发现通过掺入Ag杂质降低了吸收层的载流子浓度,从而增大了太阳能电池空间电荷区,增强了载流子的收集能力。外量子效率(EQE)在600 nm到1100 nm的宽光谱范围内得到改善。而且,Ag掺杂后,太阳能电池的光电转换效率从无银掺杂的4.48%提高到5.94%,这是由于Ag的掺入改变了CZTSSe的光学带隙,串联电阻和并联电阻,从而增大了器件的开路电压和填充因子。(2)通过优化硒化温度,在510℃-550℃的温度下,制备了CAZTSSe薄膜以其对应的太阳能电池,系统的分析了硒化温度对CAZTSSe薄膜的结晶质量、电学特性、MoSe2厚度以及器件性能影响的物理机制。发现太阳能电池的光电转换效率随着硒化温度的降低出现先增大后减小的变化趋势。当硒化温度为530℃时,制备出光电转换效率为7.91%的CAZTSSe太阳能电池。通过分析,我们发现效率的变化主要是由串联电阻、反向饱和电流以及二极管品质因子的变化引起的。这些参数的变化又与CAZTSSe薄膜的晶体质量、以及CAZTSSe/CdS和CAZTSSe/Mo界面的质量等因素有关,而串联电阻的变化与MoSe2的厚度无关。(3)通过在AZTSSe薄膜中掺入Sb元素来改善薄膜的结晶质量和电学特性。采用金属盐硫脲法结合后退火技术,制备出不同浓度的Sb掺杂AZTSSe薄膜。研究了Sb杂质对AZTSSe薄膜的形貌、电学特性的影响,发现Sb掺杂可以有效的改善薄膜的形貌,提高薄膜的结晶质量,同时也提高载流子浓度,降低了电阻率。若想很大的改善AZTSSe的载流子浓度或者实现AZTSSe的转型需要进一步的深入研究。