CZTSSe吸光層結(jié)晶性的改善和其對(duì)電池效率的影響.pdf

1、銅鋅錫硫硒 Cu2ZnSn(S,Se)4(CZTSSe)化合物因?yàn)榫哂泻线m的禁帶寬度、高吸光系數(shù)、材料成本低和由無毒元素組成等優(yōu)勢(shì)，成為太陽(yáng)能電池研究的熱點(diǎn)。和傳統(tǒng)的硫硒化合物太陽(yáng)能電池相比，溶液法制備的CZTSSe太陽(yáng)能電池獲得的光電轉(zhuǎn)換效率更高。目前世界上最高的12.6％的認(rèn)證效率的CZTSSe太陽(yáng)能電池是由肼基溶液法制備的，但是肼的毒性限制了其商業(yè)化應(yīng)用的可能性。其它非肼溶液法制備的CZTSSe太陽(yáng)能電池雖然得到了廣泛的研究，但是

2、很難制備出具有良好結(jié)晶性的吸光層。本論文以此為研究出發(fā)點(diǎn)，通過理性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，系統(tǒng)研究了如何改善CZTSSe太陽(yáng)能電池吸光層的結(jié)晶性。
　　第一．我們通過系統(tǒng)地優(yōu)化硒化時(shí)間，發(fā)現(xiàn)CZTSSe太陽(yáng)能電池的吸光層結(jié)晶性和硒化時(shí)間具有巨大的相關(guān)性。當(dāng)硒化時(shí)間為10 min的時(shí)候，吸光層為大顆粒/小顆粒/大顆粒的三明治結(jié)構(gòu)，獲得了5.37%的光電轉(zhuǎn)換效率。隨著硒化時(shí)間延長(zhǎng)到20 min和30 min，小顆粒層變薄，但是太陽(yáng)能電池效率降低

3、，主要是因?yàn)楸砻娉霈F(xiàn)孔洞或者小粒子層出現(xiàn)裂縫。當(dāng)硒化時(shí)間延長(zhǎng)到45 min，小顆粒層消失，形成了大顆粒層緊密堆砌的吸光層，電池效率也提高到6.23%。
　　第二．我們研究了硒化過程中通過固相摻雜鍺單質(zhì)來提高CZTSSe太陽(yáng)能電池吸光層的結(jié)晶性。鍺單質(zhì)在高溫硒化的過程中首先和硒蒸汽反應(yīng)生成 GeSe2。GeSe2具有較高的蒸汽壓，能夠生成氣相化合物和硒蒸汽一起對(duì)銅鋅錫硫(CZTS)的薄膜進(jìn)行重整。和沒有引入鍺單質(zhì)的硒化過程相比，鍺單