近空间升华工艺制备高晶化硒化亚锗光电薄膜及其在太阳能电池中的应用

硒化亚锗(GeSe)由于具有原材料储量丰富、绿色无毒、制备工艺简单和性质稳定等优势,近几年得到了广泛关注。采用近空间升华法制备了GeSe薄膜,对GeSe薄膜的结晶行为进行分析,并将其应用到器件结构为FTO/CdS/GeSe/聚(3-己基噻吩)(P3 HT)/C的太阳能电池中进行优化。首先,在蒸发步骤完成后引入退火工艺,能够有效促进GeSe薄膜晶化,使GeSe太阳能电池的光电转换效率(PCE)提高至0.743%。随后,通过衬底温度调节GeSe薄膜的晶化特性,发现衬底温度的提高有利于GeSe薄膜的晶化,但当衬底温度在300℃以上时,过高的温度会使GeSe从衬底上脱附,导致晶化程度下降,器件性能快速退化。在最佳的280℃衬底温度下,GeSe薄膜具有最大的晶粒尺寸和最强的光吸收、最高的电子寿命(τ)和电导率(σ),获得了2.130%的PCE,其中开路电压(V_(OC))为0.299 V,短路电流密度(J_(SC))为16.815 mA·cm^(-2),填充因子(FF)为42.137%。以上研究为高晶化GeSe太阳能电池的制备和优化提供了可行的技术路线。