可调带隙硫硒化锑薄膜及太阳电池的研究进展

硫硒化锑(Sb_(2)(S,Se)_(3))薄膜太阳电池因其制备方法简单、原材料丰富且低毒、性能稳定等本征优势成为研究热点。目前Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池最高效率已超过10%,显示出产业化潜力。Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池的研究重点是提高吸光层质量和优化器件结构。首先,系统介绍了Sb_(2)(S,Se)_(3)薄膜的主流生长工艺;其次,对Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池各功能层选择和渐变带隙结构设计进行分析;最后,对Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池的大面积制备和其在锑基多结叠层太阳电池中的应用潜力做了进一步展望,为其产业化发展提供可行性参考。

高效硫硒化锑薄膜太阳电池中的渐变能隙结构

硫硒化锑(Sb_(2)(S,Se)_(3))薄膜太阳电池因其原材料丰富、制备方法简单、性能稳定等优势近年来得到了快速发展.本文基于Sb_(2)(S,Se)_(3)吸光层能隙可调的特点,应用wx-AMPS软件对具有渐变能隙Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池进行建模仿真和结构设计,并与50%Se含量的恒定能隙Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池进行了对比分析.结果显示,递减能隙结构所形成的附加电场能够促进空穴的输运,抑制载流子的复合,相比与恒定能隙Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池可以得到更高的短路电流密度和填充因子,使光电转换效率由12.03%提升至14.42%.此外,递减能隙结构通过抑制载流子的复合,有效地缓解Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池因厚度厚或者缺陷态高所引起的性能下降.在厚度为1.5μm,缺陷态密度在1016 cm^(–3)时.采用递减能隙Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池的效率比恒定能隙Sb_(2)(S,Se)_(3)太阳电池高6.34%.研究结果表明通过吸光层的能隙结构设计能够发挥Sb_(2)(S,Se)_(3)等多元合金或化合物的能隙可调的优势,是提高太阳电池器件性能的有效技术路线之一.

双电子传输层结构硫硒化锑太阳电池的界面特性优化

硫硒化锑薄膜太阳电池因其制备方法简单、原材料丰富无毒、光电性质稳定等优点,成为了光伏领域的研究热点.经过近几年的发展,硫硒化锑太阳电池的光电转换效率已经突破10%,极具发展潜力.本文针对硫硒化锑太阳电池中n/i界面引起的载流子复合进行了深入研究.发现硫硒化锑太阳电池的界面特性会受到界面电子迁移能力和能带结构两方面的影响.界面电子迁移率的提高能使电子更有效地传输至电子传输层,实现器件短路电流密度和填充因子的有效提升.在此基础上,引入ZnO/Zn_(1–x)Mg_(x)O双电子传输层结构能够进一步优化硫硒化锑太阳电池性能.其中,Zn_(1–x)Mg_(x)O能级位置的改变可以同时调节界面和吸光层的能级分布,在Zn_(1–x)Mg_(x)O导带能级为–4.2 eV,对应Mg含量为20%时,抑制载流子复合的效果最为明显,硫硒化锑太阳电池也获得了最佳的器件性能.在去除缺陷态的理想情况下,双电子传输层结构硫硒化锑太阳电池在600 nm厚时获得了20.77%的理论光电转换效率,该研究结果为硫硒化锑太阳电池的进一步优化和发展提供了理论与技术支持.