【摘 要】
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近年来,我国光伏产业快速发展,虽然目前光伏产业的主力军仍是硅基太阳能电池,但新一代薄膜电池也进入了人们的视野,如已经产业化的薄膜太阳能电池技术有Cu（In,Ga）Se2（CIGS）和Cd Te,但因为CIGS中的铟元素比较稀有,Cd Te中含有重金属元素,所以亟需寻找含量丰富的、无毒的新型材料。在本文中,对具有巨大潜力的Sb2S3太阳能电池进行系统研究,通过对Sb2S3太阳能电池中电子传输层（El
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近年来,我国光伏产业快速发展,虽然目前光伏产业的主力军仍是硅基太阳能电池,但新一代薄膜电池也进入了人们的视野,如已经产业化的薄膜太阳能电池技术有Cu（In,Ga）Se2（CIGS）和Cd Te,但因为CIGS中的铟元素比较稀有,Cd Te中含有重金属元素,所以亟需寻找含量丰富的、无毒的新型材料。在本文中,对具有巨大潜力的Sb2S3太阳能电池进行系统研究,通过对Sb2S3太阳能电池中电子传输层（Electron transport layer,ETL）TiO2进行优化,以及提升Sb2S3薄膜在TiO2衬底上水热法沉积的薄膜质量,最终得到了高质量的Sb2S3薄膜以及较优的光电转化效率。首先,采用真空法制备了结构为FTO/TiO2/Sb2S3/Au的电池器件,并采用Li+对TiO2电子传输层进行掺杂,来提升其电池性能。作为电子传输层的TiO2本身具有透光性好、无毒及稳定等优势,但同时它也有其固有的缺点,如电子迁移率低和陷阱态密度高。因此,本文对致密TiO2（c-TiO2）层进行了Li+掺杂,结果表明,Li+掺杂提高了TiO2层的迁移率和电子萃取的能力。致密TiO2层经合适浓度的Li+掺杂后,使真空法Sb2S3平面结太阳能电池的最佳光电转换效率（PCE）由3.5%提高到4.2%。最近的报道表明,水热法获得的薄膜质量较好。因此本文尝试使用水热法沉积Sb2S3薄膜,制备结构为FTO/c-TiO2/Sb2S3/Spiro-OMe TAD/Au的电池。当采用水热法直接在TiO2基底上沉积Sb2S3薄膜时,发现Sb2S3薄膜较难沉积于TiO2基底上,Sb2S3薄膜致密均匀成膜,有较多孔。对TiO2表面进行反应离子刻蚀（Reactive ion etching,RIE）处理,显著提高了Sb2S3薄膜的沉积质量。同时,由于TiO2优异的光学透光率和高质量吸收层薄膜的协同作用,显著提升短路电流Jsc。同时,本文研究了RIE处理TiO2以及Sb2S3水热法沉积条件对太阳能电池器件的影响。最终,Sb2S3太阳能电池取得了6.06%的效率,为目前基于c-TiO2-ETL平面结硫化锑太阳电池报道的最高值。
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