溶膠—凝膠法制備Cu2ZnSn(SxSel-x)4薄膜太陽(yáng)電池.pdf

1、硫?qū)倩衔锇雽?dǎo)體材料銅鋅錫硫硒(CZTSSe)不僅具有和CIGS類似的光電性能，而且其所含元素地球上含量豐富，作為薄膜太陽(yáng)電池光吸收材料具有廣闊的前景。目前已有包括真空和非真空的多種方法制備出了CZTSSe薄膜太陽(yáng)電池器件并取得了相當(dāng)可觀的光電轉(zhuǎn)換效率。在各種制備方法中，基于溶膠-凝膠技術(shù)的方法具有工藝簡(jiǎn)單、低成本、環(huán)境友好且適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用等優(yōu)勢(shì)。本論文采用溶膠-凝膠法制備CZTSSe薄膜及電池器件，并取得了最高8.08％（有效電池

2、面積）的光電轉(zhuǎn)換效率，具體結(jié)果如下:
　　(1)基于溶膠-凝膠后硒化的方法制備CZTSSe薄膜，通過研究不同熱處理工藝參數(shù)（硒源溫度、熱處理溫度、熱處理時(shí)間）以及不同金屬成分比例對(duì)CZTSSe薄膜性質(zhì)的影響規(guī)律，形成對(duì)CZTSSe薄膜晶體生長(zhǎng)的具體認(rèn)識(shí)。對(duì)熱處理過程中硒源溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以達(dá)到對(duì)薄膜中S/(S+Se)比例的調(diào)控。適合器件制備的吸收層薄膜的最佳工藝條件為:熱處理溫度為560℃、熱處理時(shí)間40min、金屬成分Cu/(Z

3、n+Sn)和Zn/Sn比例分別為0.86和1.0。
　　(2)對(duì)含有不同非金屬成分S/(S+Se)比例吸收層的CZTSSe薄膜太陽(yáng)電池進(jìn)行組裝，并測(cè)試了電池器件的光伏性能，結(jié)果表明:隨著Se含量的升高，電池開路電壓逐漸減小，短路電流逐漸增大，薄膜禁帶寬度隨Se含量增大線性減小，器件效率在S/(S+Se)=0.35時(shí)達(dá)到最大值。
　　(3)優(yōu)化后的電池器件獲得了最高8.08％的光電轉(zhuǎn)化效率，并全面分析了材料及器件性能。吸收層晶