论文部分内容阅读
太阳能作为一种绿色可持续的能源越来越受到人们的青睐,太阳能光伏技术便是有效利用太阳能的一种手段,如何更高效、低成本的利用太阳能是人们关注的焦点。Cu2ZnSn（S,Se）4（CZTSSe）薄膜太阳能电池由于其良好的光伏性能和地球中丰富的元素含量受到国际上的广泛关注,迄今已达到12.6%的能量转换效率,但是距离理论能量转换效率（32.2%）仍然相差甚远。相邻界面处的缺陷,不合适的能带排列,吸收层薄膜结晶质量差等问题都是影响器件整体性能的原因。对此,本文针对CZTSSe薄膜太阳能电池的吸收层及界面开展了研究,获得了光伏性能明显改善的CZTSSe薄膜太阳能电池器件。具体研究内容如下:（1）采用溶液法制备了CZTSSe薄膜,并研究了硒化退火条件对CZTSSe薄膜质量的影响。研究表明,随着硒化温度（500℃、520℃和540℃）及升温速率（90 s、180s、270 s和360 s）增加薄膜的结晶性呈现先变好后变差的趋势,经过180 s从室温升到520℃硒化10 min能够得到结晶质量最好的CZTSSe薄膜。以此条件制备的薄膜做为电池吸收层组装电池器件,其光电转换效率达到了3.64%。（2）针对CZTSSe/CdS界面严重的非辐射复合问题,我们改善CdS层制备工艺,采用两步CdS沉积技术,获得了转换效率为8.76%的电池器件。相较于传统方法和一步法CdS退火处理制备的器件效率分别提高了5.12%和2.03%。同时我们系统地探究了第一步CdS厚度、退火时间以及退火温度对器件性能的影响,发现第一步CdS沉积厚度为20 nm,并进行200℃10 min的退火处理后,得到的器件显示出最优异的光电转换性能。开路光电压衰减等测试分析表明,采用两步法沉积CdS能够提高薄膜的结晶性,减少界面非辐射复合,同时降低CZTSSe和ITO直接接触形成分流通道的可能性。