【摘 要】
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硒化锑(Sb2Se3)凭借原材料储量丰富、绿色低毒、一维结构贡献良性晶界、二元单相组成易于制备、理想带隙匹配高吸光系数、优异的光电性能等优势,在新型高效低成本薄膜太阳能电池研究领域引起广泛关注.Sb2Se3电池效率在短短几年间从低于2％稳步提升至9.2％,但是,与其理论效率(＞30％,Shockley-Queisser计算)相比仍存在很大差距.统计分析关键性能参数,电池的短路电流密度(Jsc)和填
【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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硒化锑(Sb2Se3)凭借原材料储量丰富、绿色低毒、一维结构贡献良性晶界、二元单相组成易于制备、理想带隙匹配高吸光系数、优异的光电性能等优势,在新型高效低成本薄膜太阳能电池研究领域引起广泛关注.Sb2Se3电池效率在短短几年间从低于2％稳步提升至9.2％,但是,与其理论效率(＞30％,Shockley-Queisser计算)相比仍存在很大差距.统计分析关键性能参数,电池的短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)可调控至S-Q极限值的70％,但开路电压(Voc)损耗严重,小于其S-Q极限值的50％,成为限制效率提升的核心瓶颈.Sb2Se3薄膜太阳能电池效率进一步提升首要解决的问题是高质量Sb2Se3吸收层薄膜的可控制备；其次是如何降低器件表/界面载流子复合；最后是功能层协同调控,在提高Voc的同时提高Jsc和FF.近期,本课题组研究采用气相传输沉积(VTD)结合后硒化热处理工艺可控制备出微米级晶粒紧密堆积、[hk1]良性晶界且高载流子迁移率方向择优取向生长的高质量Sb2Se3薄膜.构建Mo/Sb2Se3/CdS/ITO/Ag底衬结构平面异质结薄膜太阳能电池,重点研究后硒化热处理对电池Voc和PCE的影响.研究显示,基于420℃硒化处理的Sb2Se3薄膜能有效抑制深能级缺陷的生成,同时降低Sb2Se3/CdS界面缺陷浓度,电池的Voc首次达到513 mV,获得7.24％的光电转换效率也是目前基于VTD工艺底衬结构Sb2Se3薄膜太阳能电池的最高效率.
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Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)薄膜太阳能电池由于其良好的光伏性能及无毒丰产的元素组成受到国际上的广泛关注,迄今已达到接近13％的能量转换效率,但是距离理论能量转换效率(33％)仍然相差甚远。对于这种多层结构的薄膜电池器件,除吸收层外,器件上下接触界面(P-N异质结界面、背接触界面)质量是影响器件性能提升的关键因素。针对背接触界面不利的相分解反应、过厚的MoSe2层等关键问题,我们提出
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
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铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4),因其组成元素地壳储备丰富、无毒、环保,并且具有良好的光电特性等优势而备受关注.但多元化合物单一相区域狭窄,Cu2Sn(S,Se)3、Zn(S,Se)、Cu(S,Se)和Sn(S,Se)等二次相都会在偏离化学计量比的条件下形成.因此,对二次相进行表征,寻找减少或消除二次相的有效途径,以及阐明二次相对电池性能影响的物理机制,对于提高CZTSSe太阳电池的光伏性能具有重要
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