【摘 要】
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基于 Cu(In,Ga)Se2 的薄膜太阳电池由于实验室效率的持续提升,近年来一直受到高 度关注.作为 CIGS 电池的最基本器件结构,Glass/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO/Ni/Al/Ni结构 依然是目前实验室最高效率电池中最常见的结构[1].在电池的所有薄膜层中,i-ZnO的作 用无疑是最为让人困惑的[2].关于 i-ZnO 的相关研究报道相对较少,很多工艺参数并没有 文献参
【机 构】
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天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室,南开大学电子信息与光学工程学院,天津300071
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基于 Cu(In,Ga)Se2 的薄膜太阳电池由于实验室效率的持续提升,近年来一直受到高 度关注.作为 CIGS 电池的最基本器件结构,Glass/Mo/CIGS/CdS/i-ZnO/AZO/Ni/Al/Ni结构 依然是目前实验室最高效率电池中最常见的结构[1].在电池的所有薄膜层中,i-ZnO的作 用无疑是最为让人困惑的[2].关于 i-ZnO 的相关研究报道相对较少,很多工艺参数并没有 文献参考.实际上在我们的实验中,我们观察到了 i-ZnO 实验参数对 CIGS 电池的性能有显 著影响.在本篇文章中,我们将重点介绍 i-ZnO 溅射中的氧分压以及膜厚对最终器件的影响. 实验发现,在溅射 i-ZnO 过程中,溅射气氛中通入 O2 气体将显著影响ZnO 的量子产率,从 而明显改变相同溅射时间和溅射电流下的薄膜厚度.而通过厚度的再调整,发现溅射气氛中 含有 O2 分压的溅射工艺依然会对最终的器件产生不利影响.含 O2气氛溅射的 i-ZnO 极易降 低器件的填充因子,但是对器件的开路电压和短路电流没有明显影响,器件的效率是下降的. 进一步的实验发现,改变溅射的功率对器件的开路电压也有少量的影响.由于 CdS 缓冲层较 薄,开路电压的下降可以用溅射损伤来部分解释.通过溅射工艺的调整,我们将器件的填充 因子绝对值提高约 5 个百分点,得到了最高填充因子76.5％的器件.通过此结果指导优化工 艺,并结合吸收层与缓冲层的共同优化,得到了 18.3％效率的 CIGS 电池.
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