【摘 要】
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铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S,Se)4,CZTSSe)作为新型光伏材料近年来得到了广泛研究,其中溶液法制备工艺颇具优势,基于肼与多种非肼溶液体系都已实现超过12.0％的电池效率.目前,阳离子无序造成的缺陷与缺陷对是制约其效率进一步提升的关键之一.为突破此瓶颈,阳离子替位和掺杂是解决上述问题的有效方法,其中,Ag部分替位Cu是诸多替位元素中最具发展潜力的.本研究中,基于溶液法,我们在DMSO(二甲
【机 构】
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中国科学院物理研究所清洁能源实验室 北京市海淀区中关村南三街8号,100190
【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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铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S,Se)4,CZTSSe)作为新型光伏材料近年来得到了广泛研究,其中溶液法制备工艺颇具优势,基于肼与多种非肼溶液体系都已实现超过12.0％的电池效率.目前,阳离子无序造成的缺陷与缺陷对是制约其效率进一步提升的关键之一.为突破此瓶颈,阳离子替位和掺杂是解决上述问题的有效方法,其中,Ag部分替位Cu是诸多替位元素中最具发展潜力的.本研究中,基于溶液法,我们在DMSO(二甲亚砜)前驱溶液中引入了Ag元素.研究表明,Ag元素的引入能够在硒化过程中促进结晶生长,获得大晶粒、无孔洞、致密的高质量硒化膜.并且,Ag的引入可以减少带尾态,降低开压损耗,最终,我们获得了效率为13.5％(有效面积)的CZTSSe电池.
其他文献
硒化锑(Sb2Se3)作为极具潜力的高性能薄膜太阳电池吸收层材料,其电池器件转换效率近年内迅速提升(目前最高效率9.2％).然而,严重的开路电压损耗是目前制约Sb2Se3薄膜太阳电池进一步发展的主要瓶颈.当前高效率Sb2Se3电池器件的开路电压普遍都在400 mV左右,远远低于其S-Q极限值(小于极限值的50％).近期,本课题组采用磁控溅射制备Sb金属预制层,并结合后硒化工艺制备[hk1]择优柱状
由于吸收层单相区狭窄,溅射后硒化制备铜锌锡硫锡(Cu2ZnSn(SxSe1-x)4,CZTSSe)薄膜过程中,由于吸收层的单相区狭窄,因此获得单一成分和相组成的CZTSSe一直是一个挑战.多种二次相和带电缺陷都会引起CZTSSe电池器件的吸收光谱截至波长处出现严重的拖尾现象,进而导致较高的开压损失.本文从吸收层带尾态控制的角度,分析了退火温度和气氛对吸收层电学性能以及电池器件性能的影响机制.提高硒
锌黄锡矿结构的Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)由于其组成元素丰富且环境友好,溶液法制备效率较高,将有望成为高性能且商业应用价值较高的光伏材料.辛灏课题组在DMSO溶剂体系中实现了12.4％的高效率,然而制备的CZTSSe薄膜表面仍存在一些孔洞.据报道在碘铅铯(CsPbI3)钙钛矿前驱体中加入一定量的碘化铵(NH4I)可以改善薄膜结晶性,增大晶粒尺寸.研究还发现带负电的间隙碘离子会增加M
近年来,由于CZTSSe薄膜带隙可调,光吸收系数高,元素丰度高且无毒等优点,是一种理想的太阳能电池吸收层材料.溶液法因其制备过程能耗低,操作简单,易控制等优势被研究者们所广泛关注,与真空法一样被认为是可以制备高效率太阳能电池的有效方法.然而,CZTSSe/Mo界面优化一直是限制其效率进一步提升的关键因素之一.在溶液法常用溶剂中,DMF溶剂为铜、锌、锡等元素的金属氯化物带来了良好的溶解性,但是背接触
Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe) semiconductor,owing to the good photoelectric properties and earth-abundant element composition,is one of the most promising light absorption materials for solar cells.To date,
铜锌锡硫硒(CZTSSe)薄膜太阳能电池由于其元素丰度大、环境友好、带隙合适、吸光性能优异等优点,近年来受到广泛关注且发展迅猛.目前,此类电池的最高效率为12.6％,如何进一步提升器件性能是现阶段的研究重点.在众多影响因素中,吸收层结晶质量及其形貌是影响器件性能的关键.本研究基于溶液法,通过调节配体与金属盐的比例获得了高质量的CZTSSe吸收层,并实现了吸收层形貌的精确调控.研究表明,随着配体与金
Crystallographic orientations play a crucial part in photoelectric properties of crystalline materials.This paper reported significant enhancement of photoelectric properties in γ-phase copper silver
高温硒化过程中,铜锌锡硫硒(CZTSSe)吸收层易出现相分解,造成严重的Sn组分偏移.而Sn相关深能级缺陷是造成CZTSSe电池较大开压损耗的主因,所以合理调控Sn组分十分必要.本研究通过在前驱膜的高温硒化过程中引入适量SnS,在一定程度上抑制了Sn的流失；同时,我们发现SnS/Se共硒化能够实现对CZTSSe吸收层S/Se比的调节.此外,硫的引入能有效抑制MoSe2的生成.最终我们获得了效率为1
基于巯基乙酸-水体系的铜锌锡硫硒(CZTSSe)薄膜呈现出双层结构，“上层大晶粒层，下层细晶粒层”.其中上层薄膜质量会直接决定CZTSSe太阳能电池的光电转换性能，如何降低上层CZTSSe薄膜的起伏以及正面孔洞就成为进一步提升器件性能的关键.本文系统研究了前驱溶液性质包括溶液浓度、元素配比等对上层CZTSSe薄膜结晶形貌的影响.研究结果表明，前驱体溶液浓度会显著影响薄膜硒化结晶的成核和结晶过程.在
铜锌锡硫硒(CZTSSe)半导体因带隙在1.0～1.5 eV内可调、组成元素丰度大,是一种新兴的光伏材料,引起了科研界和企业界的广泛关注.目前限制CZTSSe太阳能电池效率的主要因素是开路电压(VOC)损失大,主要是由吸收层体相缺陷态和p-n结界面性质不佳导致的[1,2].本次工作中,我们对异质结进行低温退火(＜100℃)处理,使CdS层的结晶性得到改善,并提升了CdS薄膜的铺展度,减少了漏电通道