CZTSSe薄膜与Mo背电极接触特性的数值分析

为分析CZTSSe薄膜太阳能电池的背电极接触特性,采用AFORS-HET(Automat for Simulation of HETerostructures)v2.5软件对CZTSSe/Mo(S,Se)2/Mo结构进行数值分析,研究CZTSSe的带隙和电子亲和能、Mo(S,Se)2界面层的厚度以及带隙对CZTSSe与Mo电极的电学接触特性的影响。结果表明CZTSSe的带隙和电子亲和能的增大,使得CZTSSe/Mo(S,Se)2/Mo的欧姆接触减弱并向整流接触转变;对于带隙较窄的CZTSSe,加入界面层使CZTSSe/Mo(S,Se)2/Mo形成的欧姆接触转变为整流接触,随着界面层厚度的增大,整流接触逐渐减弱;对于带隙较宽的CZTSSe,加入2 nm的界面层使得CZTSSe/Mo(S,Se)2/Mo形成的整流接触增强,但随着界面层厚度的继续增大,整流接触减弱。当CZTSSe的带隙和电子亲和能较小时,CZTSSe/Mo(S,Se)2/Mo形成欧姆接触,控制界面层厚度为100 nm左右可以得到最优的电学接触特性。

接触电极功函数对反式锡基钙钛矿太阳能电池性能的影响

因反式锡基钙钛矿太阳能电池可避免J-V迟滞以及铅元素,基于SCAPS-1D设计结构为ITO/HTL/CH3NH3SnI3/PCBM/back-contact的反式锡基钙钛矿太阳能电池器件。其中NiO、Cu_(2)O以及P3HT分别作为空穴传输层,探讨导电玻璃ITO功函数在4.6~5.0 eV范围内电池性能的变化,并分析Al、Sn、Ag、Fe、Cu以及Au这6种材料作为背电极的电池器件的性能差异。由仿真结果可知,ITO功函数越高而背电极功函数越低,载流子的传输和收集受到促进,反式锡基钙钛矿太阳能电池性能更佳。另外,相比Cu_(2)O和P3HT,NiO是更适合该结构的空穴传输层材料。本文可为制备高性能反式锡基钙钛矿太阳能电池实验接触电极的选择提供一定的借鉴。

激光消熔制备HBC太阳电池图形化发射极的研究

本文提出了一种用激光消熔代替光刻掩模对准技术,制备硅异质结背接触(HBC)太阳电池图形化电极的新方案,以a-Si:H(i/p)基本结构单元为例从概念上证明了该方案制作图形化发射极的可行性。首先,在沉积非晶硅薄膜a-Si:H(i/n^(+))后,使用功率为7.8 W的激光消熔a-Si:H(n^(+))使a-Si:H(i)露出,通过3D显微镜观察到相同消熔条件下的开槽宽度为51.9±1.4μm;然后,沉积a-Si:H(p)和崭露的a-Si:H(i)接触且与n型衬底硅片形成异质pn结而获得了发射极a-Si:H(i/p)基本结构单元。在空气氛围中,激光作用于非晶硅会使得消熔部分形成绝缘氧化层而影响载流子输运,通过氢氟酸(HF)溶液浸泡去除绝缘氧化层,浸泡15 s后氧化层厚度减小为未浸泡样品的1/3。钝化片激光消熔前后的有效少子寿命结果对比显示:激光消熔钝化层薄膜后,余下的薄膜对晶体硅的钝化性能大幅下降,一方面,由于钝化层厚度的减薄会影响少子寿命;另一方面,激光消熔过程会使非晶硅薄膜体内和薄膜与衬底界面处的氢含量大幅降低,氢含量的减少必然导致硅网络中的悬挂键密度增大,即深能级缺陷态增多加快光生载流子的复合。从TEM图像中也可观察到经激光消熔后,钝化层结构有部分被晶化的现象,部分晶化结构的出现说明氢含量会大幅降低。针对激光消熔后钝化层薄膜容易出现少氢的问题,我们采用氢等离子体处理(HPT)来尝试向激光消熔后的钝化层注入原子氢,对比HPT处理前后的少子寿命,结合PL图像结果发现:载流子复合显著降低且有效少子寿命由258μs增大一倍至528μs,PL发光强度明显由暗变亮,证明HPT过程起到了向薄膜内注入原子氢的作用,有效修复了激光消熔过程造成的钝化损伤。