【摘 要】
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Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)由于其组成元素价格低廉、对环境友好和光电性能优异而成为一种有前途的光伏材料[1].然而,CZTSSe电池中大量的界面缺陷和体缺陷严重制约着其转换效率的提升,尤其是开路电压.近年来,通过原子层沉积技术生长的氧化铝(ALD-Al2O3)已经被应用在CZTSSe薄膜太阳电池中去改善器件性能、提高转换效率[2].但是,Al2O3钝化层对高效CZTSSe薄膜太阳电
【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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Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)由于其组成元素价格低廉、对环境友好和光电性能优异而成为一种有前途的光伏材料[1].然而,CZTSSe电池中大量的界面缺陷和体缺陷严重制约着其转换效率的提升,尤其是开路电压.近年来,通过原子层沉积技术生长的氧化铝(ALD-Al2O3)已经被应用在CZTSSe薄膜太阳电池中去改善器件性能、提高转换效率[2].但是,Al2O3钝化层对高效CZTSSe薄膜太阳电池吸收层体内缺陷的影响尚不清楚.实际上,在高温硒化过程中,CZTSSe薄膜中会发生分解反应,产生气相中间产物进而造成元素(例如Sn)流失[3].在前驱膜上沉积一层超薄的Al2O3层再经过高温硒化获得CZTSSe吸收层,而不是直接在硒化得到的CZTSSe吸收层薄膜上沉积超薄的Al2O3层,将有助于深入了解Al2O3在吸收层和太阳电池中的作用,从而提高锌黄锡矿结构薄膜太阳电池的转换效率.本工作采用溶胶-凝胶法制备Cu-Zn-Sn-S前驱膜,之后采用原子层沉积技术在前驱膜上生长Al2O3超薄层,最后经过高温硒化过程制备了吸收层薄膜并实现了对高效CZTSSe太阳电池缺陷的调控,分析了ALD-Al2O3对CZTSSe薄膜太阳电池器件性能提升的物理机制.统计结果发现：ALD-Al2O3大大降低了吸收层薄膜中Sn2+的含量、增加了Sn4+的含量,从而抑制了与Sn2+有关的深能级缺陷,同时CuZn受主缺陷减小、有益VCu增加,吸收层由双层结构转变为上下贯穿的单层结构,提高了薄膜的结晶质量.此外,对于具有超薄Al2O3的太阳电池,在异质结界面和吸收层体内的复合均显着减小,最终器件的转换效率从8.8％提高到11.0％,开路电压从439.2 mV增加到483.5 mV.这项工作不仅深入了解了ALD-Al2O3对CZTSSe薄膜太阳电池效率提升的作用,而且为高效锌黄锡矿结构材料的缺陷控制提供了新的方向.
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