脉冲激光沉积Sb 2 （S，Se） 3 薄膜及其光伏性能研究

发布时间：2020-12-21 16:21

　　金属硫属化合物半导体材料由于其具有良好的稳定性、所含元素储量丰富等优点在光伏器件的应用中广受关注。其中,Sb2（S,Se）3具有可调带隙、高吸收系数、高稳定性以及无毒等特点,使得该类电池有着光明的商业化前景。根据Shockley-Queisser极限,硒硫化锑基太阳能电池的理论光电转换效率可达32%。此外,硒硫化锑载流子扩散长度的范围在几百个纳米之间,保证了其既可应用于敏化型结构太阳能电池,也可应用于平面异质结太阳能电池。这些研究表明硒硫化锑有着良好的应用前景。目前Sb2S3、Sb2Se3和Sb2（SxSe1-x）3作为光吸收材料的太阳能电池的光电转换效率分别达到7.5%、9.2%和6.63%。但与成熟的太阳能技术,其效率还需待进一步提高。脉冲激光沉积（PLD）作为一种简单而通用的技术,已被广泛应用于金属、氧化物、聚合物等多种薄膜材料的生长。这种沉积技术可以生长出与靶材成分近乎一致的多元化合物高质量薄膜,并提供了通过控制前驱体材料成分来调节薄膜成分的可能性。本课题一方面通过发展新的物理气相法用于沉积得到高纯度、高结晶性的Sb2S3薄膜;另一方面通过原位硒化调整带隙,提高薄膜在长波段的吸... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?Ｐ－Ｎ结示意图??

１．２．２太阳能电池的性能参数??理想的太阳能电池电路可由一个电流源和一个并联的二极管串联表示。然而??基于Ｐ－Ｎ结原理的太阳能电池，在器件制备的过程中考虑到材料缺陷的存在和??制备工艺的限制等不可控因素，在分析实际太阳能电池的输出特性时，要在上述??基础上引入串联电阻（Ｒｓ）和并联电阻（ＲＳｈ）。串联电阻主要由电极和半导体本??身电阻以及各功能层之间的接触电阻这三部分构成。而并联电阻的大小主要由太??阳能电池边缘漏电和载流子复合损失造成的。实际情况下太阳能电池的等效电路??图如图１．２所示：?????１?１?＞??Ｒ，?Ｉ??、，１。?Ｉ??？?￥??图１．２实际情况下太阳能电池的等效电路图??其伏安特性表达式为：??／?＝?／Ｌ?－?／〇?（ｅｘｐ?－?ｘ）?式（１．１）??其中，Ｉｔ为电流源电流，Ｉｏ为二极管反向饱和电流，Ｖ是二极管两端的电压，??ｑ为电荷量，Ａ为二极管理想因子，ＫＢ为玻尔兹曼常数，Ｔ为绝对温度。根据伏??安特性表达式可知，太阳能电池的串联电阻越小，并联电阻越大，其性能就越接??近理想的太阳能电池。??在研宄太阳能电池的过程中，需要特别关注开路电压（Ｖｏｃ）、短路电流（Ｉｓｃ）、??填充因子（ＦＦ）、量子效率（ＱＥ）和光电转换效率等参数。??１．开路电压（Ｖ。。）：在没有外接负载的情况下，即外电流大小为０时的输出??电压。式１．２为开路电压的表达式：??ｌ／〇ｃ?＝?－＾ｌｎ（ｌ＋＾）?式（１．２）??ｑ?＇〇??由该公式可知，开路电压主要由光生电流和二极管反向饱和电流决定。??２．短路电流（Ｉｓｃ）：当外接负载电阻为〇，即外电路短路时得到的最大输出??电流，称作短路电流

ｎｃｉｅｓ??５２１?１￣Ｉ??Ｈｆ?一?‘??４〇？－?＿＿??３６?■?ＩＳＥ，?ｉ兹ＳＳＥ？二?納．：?Ｔ???５＂??Ｉ：；ｊ，??－二＆??〇｛?ｔ?Ｃｒ＾ｉｔ?ｔ?Ｉ?ｉ?ｉ?ａ?）?Ｉ?）?ｉ?ｉ?；?１?）?：?Ｉ?ｉ?１?ｉ?ｉ?ｉ?ｒ?Ｉ?？?ｉ?！?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?！?ｉ?ｉ?ｔ?？?Ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?ｉ?Ｉ?ｉ?ｉ??１８７５?１９８０?１９８５?１９９０?１９９５?２０００?２００６?２０１０?２Ｃ１５?２０２０??图１．３各类太阳能电池发展历程及光电转换效率汇总［４］??第一类，硅基太阳能电池。硅基太阳能电池具备合适的禁带宽度、丰富的元??素储量和无毒等特性。而且硅基太阳能电池发展时间最长，技术上相比于其他电??池更加成熟和稳定，导致其市场认可度最高，占据全球超过９０％以上的光电市常??根据硅的结晶状态，通常又可分为单晶硅、多晶硅和非晶硅。其中的单晶硅太阳??能电池在美国贝尔实验室的Ｃｈａｐｉｎ等人的努力下于１９５４年被制备出来。早在??４??


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