【摘 要】
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锌黄锡矿Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)薄膜太阳能电池是由含量更加丰富的Zn和Sn元素替换Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)太阳能电池中的In和Ga稀有元素发展而来,具有带隙可调、吸光系数高、环境友好和低成本等诸多优点,理论光电转换效率达32.2％,在新一代光伏器件中极具发展潜力.但是,目前该器件记录效率仅达到12.62％[1,2],其开路电压较CIGS器件相差近200 mV,限
【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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锌黄锡矿Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)薄膜太阳能电池是由含量更加丰富的Zn和Sn元素替换Cu(In,Ga)Se2 (CIGS)太阳能电池中的In和Ga稀有元素发展而来,具有带隙可调、吸光系数高、环境友好和低成本等诸多优点,理论光电转换效率达32.2％,在新一代光伏器件中极具发展潜力.但是,目前该器件记录效率仅达到12.62％[1,2],其开路电压较CIGS器件相差近200 mV,限制了CZTSSe光伏技术的进一步发展.从器件内部构造看,提升CZTSSe太阳能电池性能的技术瓶颈主要由三方面引起：i)二元杂相、不良晶界和深能级缺陷导致的吸收层体相电荷复合问题,ii)高浓度表面无序缺陷引起的CZTSSe/CdS界面复合及p-n转型不理想问题,以及iii)界面化学稳定性较差导致的CZTSSe/Mo基底界面电学性能下降问题.基于上述受限因素,我们课题组以乙二胺和乙二硫醇溶液法为基础,深入开展了高效铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的缺陷调控及能带工程等系列工作.该体系的优点是具有强还原性,可以溶解金属单质、金属氧化物和金属硫化物,方法简单并避免了杂原子的引入[3,4].通过薄膜微结构设计、缺陷态调控、表/界面钝化、能带结构优化以及微观动力学研究等方式,对具有高结晶质量的吸收层体相材料和优良电学性能的接触界面进行关键技术的探索和突破,目前最高效率达12.54％,为铜基薄膜太阳能电池性能的进一步提升和机理研究深化奠定了坚实的基础.
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用1,2-乙二硫醇和1,2-乙二胺混合溶剂溶解金属单质制备Cu2ZnSnS(e)4(CZTSSe)吸收层薄膜,可以成功的用溶液法制备出较高效率的CZTSSe太阳能电池[1].但是与肼溶剂相比,基于此混合溶剂制备的CZTSSe吸收层薄膜仍存在结晶质量较差的问题.吸收层底部较厚的小晶粒层和表面较多的孔洞会明显降低CZTSSe光伏器件的能量转换效率[2,3].在本研究中,我们在CZTSSe吸收层薄膜上表
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