太阳能电池缓冲层与CZTSSe吸收层的制备及性能

摘要

CZTSSe材料有着优良的性能,其具有禁带系数适宜(1.0eV-1.5eV),光吸收系数较大(＞104cm-1),所含元素地表含量丰富等特点而受到了许多研究机构与学者的青睐.而通常作为CZTSSe太阳能电池的缓冲层的硫化镉(CdS)对环境的影响较大,所以开发一种无毒的可替代CdS的缓冲层材料也是研究人员的研究重点.本文着重研究无毒Zn-Sn-O缓冲层材料和CZTSSe薄膜的制备与性能.
　　第一,采用脉冲激光溅射(PLD)方法,利用双靶(ZnO、SnO2)交替溅射并退火得到Zn-Sn-O薄膜.实验表明:当衬底温度为500℃,激光能量为400mJ时得到的薄膜形貌最平整致密,晶粒尺寸较大.薄膜在可见光范围内(400nm-800nm)的平均透过率>80%,禁带系数为3.2eV左右.经过空气退火处理后薄膜表面晶粒进一步长大,透过率增强.当溅射比率为0.15时得到的薄膜平均透过率大于83%,方块电阻为480Ω/.
　　第二,采用了一种无毒无污染的溶液法制备了CZTS前驱体溶液,旋涂后硒化工艺得到CZTSSe薄膜.实验结果如下:薄膜样品在硒化温度为540℃,硒粉质量100mg,硒化时间10min的硒化工艺条件下获得的薄膜样品表面形貌最优良.CZTSSe为锌黄锡矿结构.为进一步探究Na元素对CZTSSe晶粒的影响,向前驱体溶液中滴加了不同浓度的Na盐溶液,结果表明相同条件硒化后薄膜的晶粒尺寸得到了进一步的增大.

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