【摘 要】
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Kesterite-based Cu2ZnSn(S,Se)4 semiconductors are emerging as promising materials for low-cost,environment-benign,and high-efficiency thin-film photovoltaics.
【机 构】
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Australian Centre for Advanced Photovoltaics,School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering
【出 处】
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第七届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会
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Kesterite-based Cu2ZnSn(S,Se)4 semiconductors are emerging as promising materials for low-cost,environment-benign,and high-efficiency thin-film photovoltaics.
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理论计算表明,富铜黄铜矿吸光膜比贫铜吸光膜具有更少的缺陷种类和缺陷浓度,有望实现更好的光伏器件性能[1].然而,由于Cu2-xSe 导电杂相的残留,富铜条件制备的CuIn(S,Se)2(CISSe)器件效率均低于13.5％.
铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S,Se)4,CZTSSe)吸收层材料由于具有高的光吸收系数(＞104cm-1)和与太阳光谱相匹配的禁带宽度(1.0～1.5eV),近年来被广泛研究.然而,较高的开压损耗制约了CZTSSe 电池的效率提升,阳离子无序导致的CuZn 反位缺陷又是开压损耗的主要影响因素之一,因此阳离子替位逐渐受到研究者青睐.
铜锌锡硫硒(CZTSSe)是具有前景的薄膜光伏材料，目前其太阳能电池的效率仍受限于较大的开路电压损失。近年来，研究者们对CZTSSe 太阳能电池效率损失的机理进行了一系列的研究，但尚未有令人信服的结论。
近年来,CZTSSe 薄膜太阳能电池由于受VOC 及FF 损失较大等瓶颈问题制约导致其发展缓慢,效率也停滞不前。研究者们已经从多个方面采取了各种措施进行了大量实验以期改善器件性能,都收效甚微。
近年，随着各项太阳能电池技术的飞速发展，对应的单结电池效率逐渐逼近其可加工的极限，如单晶硅的效率26.6％已经持续多年未有刷新.一方面与其性能提升技术难度有关，另一方面其与单结器件的SQ 极限剩余空间极其有限(Δη～2.8％).
铜锌锡硫硒(CZTSSe)材料是一种直接带隙半导体材料,光吸收系数高达 104/cm,作为太阳能电池的吸收层,理论转换效率高达32％,是一种非常有发展潜力的光伏材料。作为高效铜铟镓硒电池的替代,铜锌锡硫硒太阳能电池最突出的优势就是元素组成丰富且无毒,这是进行商业化的大规模TW 级发电的潜在条件[1]。
By comparing optical spectral results of both Sn-rich and Sn-poor Cu2ZnSnS4(CZTS)with the previously calculated defect levels,we confirm that the band-tail states in CZTS originate from the high conce
有机-无机卤化物钙钛矿多晶薄膜的晶体内部，晶界以及表面存着大量的陷阱态，研究如何减少或钝化钙钛矿的陷阱态对获得高性能钙钛矿太阳能电池具有极其重要的意义[1]。
黄铜矿结构的铜铟镓硒(CIGS)太阳电池具有转换效率高、可见光吸收系数高、带隙可调、抗辐照能力强等优点。在传统CIGS 电池结构中是以CdS 作为缓冲层，然而有毒的重金属Cd 元素限制了CIGS 太阳电池的市场大规模生产。
铜锌锡硫硒太阳能电池的发展一直受限于自身巨大的开路电压损耗，同样近年来众多研究表明Sn 相关的深能级缺陷是开压损耗的主要来源，说明Sn 组分调控十分重要。