平面结硫化锑（Sb 2 S 3 ）薄膜太阳能电池真空法制备及其性能研究

发布时间：2020-12-04 02:54

　　寻找高效、低成本的新型太阳能电池是至关重要的一项工作。铜铟镓硒、碲化镉和有机无机杂化钙钛矿电池分别取得了22.6%,21%和21.6%的光电转换效率。但是CIGS和CdTe中含有贵金属In、Ga和有毒金属Cd。有机无机杂化钙钛矿电池含有有毒的Pb元素,并且非常不稳定,这限制了其大规模的商业化应用。Sb₂S₃具有合适的禁带宽度（1.7 eV）,高的吸收系数(10⁵ cm^-1),简单的二元组分,易于制备,成本低和储量丰富等特点。本文致力于利用新型的快速热蒸发的方法制备高效稳定的硫化锑薄膜太阳能电池。主要研究内容包括以下几个方面:（1）本文首次开发了适合Sb₂S₃薄膜沉积的RTE的方法。得到了纯相、致密并且结晶性高的Sb₂S₃薄膜。通过控制晶体生长温度和冷却方式实现了大晶粒和晶体的择优生长。相应优化的器件得到了3.5%的转换效率,是传统的热蒸发制备的电池的三倍。硫化锑器件在J-V测试中没有出现迟滞现象。同时在大气环境下... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：130 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

太阳能电池结构和工作原理示意图

华 中 科 技 大 学 博 士 学 位 论 文/S，S 为电池的面积。I-V 曲线中能够得到最大矩形面积的点叫做最大功率点（M时 PMP=IMP×VMP。IMP和 VMP分别为最佳工作电流和最佳工作电压。电池的填充是最佳工作电流和最佳工作电压的乘积与电池短路的开路电压和短路电流的乘比值[4]。即FF = × = × × (100%) 池的转换效率表示入射的太阳光有多少有效的转化为电能，定义为电池最大输率 PMP与入射光功率 Pin之比。影响转换效率的因素有很多，比如材料的禁带宽度级的匹配，温度，掺杂浓度，少数载流子寿命，pn 结的质量等都会对转换效很大影响。PCE = = × × × （100%）

图1-3 为不同类型太阳能电池效率发展图[5]。从图可知近 20 年来不同类型的太阳能电池都有了迅速的发展。下面重点介绍几种有代表性的薄膜太阳能电池。图 1-3 美国可再生能源实验室世界太阳能电池效率图（复制自网站[5]）1. 碲化镉太阳能电池碲化镉（CdTe）是属于 II-VI 族化合物的 p 型半导体材料。CdTe 属于直接带隙半导体，其带隙是 1.45 eV，在可见光范围内的吸收系数高达 105cm-1，只需要 2 μm的厚度就可以实现 99% 的光子吸收，远远小于 Si 太阳能电池所需要的厚度[6, 7]。碲化镉有一个非常重要的特性，其升华温度小于其熔点。在超过 460 ℃的高温下，CdTe会分解成 Cd 和 Te2，升华形成的 Cd 和 Te2在低温条件下又会重新结晶形成 CdTe

【参考文献】：
期刊论文
[1]CIS薄膜太阳能电池Cu-In前驱膜结构相变研究[J]. 阎有花,刘迎春,方玲,赵海花,李德仁,卢志超,周少雄.  稀有金属. 2008(02)
[2]美国太阳能工业的发展与中国太阳能工业的展望[J]. RichardWu,赵晓明.  能源工程. 2000(02)
[3]纳米晶体化学太阳电池的研究[J]. 戴松元,王孔嘉,邬钦崇,王瑜.  太阳能学报. 1997(02)



本文编号：2896907