MoSe2生长的控制：高效Cu2ZnSnSe4薄膜电池的欧姆接触

摘要

本文采用溅射后硒化工艺,研究了金属预制层合金化过程对背电极处MoSe2的生长的影响以及对Cu2ZnSnSe4(CZTSe)薄膜电池性能的影响.通过对金属预制层进行300°C的低温合金化处理,能够得到致密的Cu5Sn6合金薄膜.合金化过程结束后,在足量Se气氛中采用快速升温的过程能够得到致密的CZTSe薄膜.致密的合金薄膜和CZTSe薄膜在硒化处理过程中能够延缓Se元素向背电极的扩散,从而抑制背电极表面MoSe2的生长.同时通过调节低温时的预退火工艺,能够调控MoSe2层的厚度.在抑制了MoSe2生长的条件下,CZTSe薄膜太阳电池的串联电阻从3.0Ωcm2左右下降到了0.6Ωcm2.CZTSe薄膜电池的性能也得到了显著的提高,并成功制备出了光电转换效率为8.7％的CZTSe太阳电池.通过变温Ⅰ-Ⅴ测试分析发现,MoSe2层的存在会在CZTSe电池的背电极处形成一个高达135mV的接触势垒.该势垒不但在常温下影响电池的串联电阻和填充因子,而且在低温下会使得电池的串联电阻急剧增加.通过对MoSe2生长的控制,可以消除背电极接触势垒,实现CZTSe吸收层与Mo背电极之间的欧姆接触.