Al_(2)O_(3)扩散阻挡层对柔性CZTSSe薄膜及其太阳电池的性能影响

摘要

柔性Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)(CZTSSe)薄膜太阳电池因具有轻便、灵活、可弯折等优点,可广泛应用于柔性电子器件和便捷式可穿戴设备。但柔性CZTSSe薄膜中的应力问题严重限制了其效率的提升。采用磁控溅射法在柔性Ti衬底和Mo背电极层之间溅射Al_(2)O_(3)扩散阻挡层来减小柔性CZTSSe薄膜中的残余应力。系统研究了Al_(2)O_(3)扩散阻挡层厚度对CZTSSe薄膜物相结构、微观形貌、残余应力以及器件性能的影响。结果表明,Al_(2)O_(3)扩散阻挡层的引入可有效提高CZTSSe薄膜的结晶质量,减小残余应力,降低缺陷密度,从而抑制载流子的复合。当Al_(2)O_(3)扩散阻挡层厚度为40 nm时,CZTSSe薄膜表现出最佳的结构、形貌和光电特性,相比没有引入Al_(2)O_(3)扩散阻挡层,CZTSSe薄膜的残余应力由-3.99 GPa减小至-2.06 GPa,其太阳电池光电转换效率由2.61%提升至4.21%。