背电极界面修饰对铜锌锡硫硒太阳能电池性能影响的研究

发布时间：2021-04-09 20:04

　　具有kesterite结构的Cu₂ZnSn（S,Se）₄（CZTSSe）是一种直接带隙半导体,由于其合适的光学带隙、高的吸收系数、丰富的元素储备和对环境友好,被认为是制备高效、低成本太阳能电池的理想吸收层材料。但是,目前CZTSSe薄膜太阳能电池最高转换效率（PCE）仅为12.62%,远低于其极限转换效率（32%）和Cu（In,Ga）Se₂薄膜太阳能电池光电转换效率（22.9%）。研究表明导致效率低下的主要原因之一是其背电极（Mo）与吸收层（CZTSSe）之间的界面结构不合理和接触质量较差。众所周知,目前CZTSSe太阳电池一般采用金属Mo作为背电极。在硒化制备CZTSSe吸收层的过程中,Mo与Se发生反应会在Mo和CZTSSe之间形成MoSe₂层。一方面,过厚的MoSe₂层会导致CZTSSe与Mo之间的电接触恶化,导致串联电阻（R_S）增加或并联电阻(R_Sh)减小,因而使电池的光电转换效率（PCE）减小;另一方面,由于MoSe

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

太阳能电池PN结的结构示意图

第一章绪论3图1.1太阳能电池PN结的结构示意图。1.2.2太阳能电池的基本参数理想的太阳能电池可以看作成一个理想的电流源和二极管组成，而实际的电路中还包括串联电阻（RS）和并联电阻（RSh）。图1.2为太阳能电池的等效电路图。当光照射到太阳能电池上时，其处于工作状态，相当于PN结正向偏置，会打破PN结原有的动态平衡，在内建电场的作用下，光生载流子发生分离，形成光电流。图1.2太阳能电池等效电路图。太阳能电池的参数主要分为性能参数和电学参数。性能参数包括：开路电压（VOC），短路电流（JSC），填充因子（FF），光电转换效率（PCE），图1.3为太阳能电池的J-V特性曲线。电学参数包括：并联电阻（RSh），串联电阻（RS），二极管品质因子（A），反向饱和电流（J0）。

第一章绪论4下面就它们的物理意义进行详细的分析：开路电压（VOC）：在外电路无负载时，电池所输出的最大电压。短路电流（JSC）：在外电路短路时，通过电池的最大电流。填充因子（FF）：是最大输出功率(Pmax)与开路电压（VOC）和短路电流（JSC）乘积的比值，如公式1.1所示。FF=PmaxVOC*JSC…………………………………………………（1.1）光电转换效率（PCE）:是太阳能电池的最大输出功率和太阳光入射功率的比值，如公式1.2所示。=PmaxPin=VOC*JSC*FFPin*100%…………………………………（1.2）其中：Pin为太阳能光谱的功率密度，本论文Pin所使用的值为100mW/cm2。图1.3太阳能电池的J-V特性曲线。对于薄膜太阳能电池来说，RS相当于各层的界面电阻、界面与界面之间的接触电阻，如果RS过大会使JSC和FF降低，会降低太阳能电池的光电转换效率，所以较小的RS对高效率的电池是十分有必要的。RSh也是限制薄膜太阳能电池光电转换效率的重要因素，其主要是因为吸收层晶体内部缺陷或界面处二次相等因素影响的，从图1.2可以看出RSh是电池电路的一条支路，为了避免旁路分流，所以RSh需要尽可能的大。二极管品质因子（A）：事实上对于薄膜太阳能电池来说，其PN结就是二极管。当A=1时，是理想的太阳能电池，没有载流子复合的存在。当1<A<2时，

【参考文献】：
硕士论文
[1]从X射线技术的应用研究近代物理实验改革[D]. 舒业强.湖南师范大学 2005



本文编号：3128233