Cu（In,Ga）Se 2 吸光层的结晶性优化及V型带隙结构设计

发布时间：2021-10-11 05:17

　　随着化石能源的日益枯竭,太阳能作为新型的可再生能源受到了人们越来越多的关注。太阳能电池是一种能将太阳能转化为电能的光伏器件,已经得到研究者的广泛关注。目前,有多种太阳能电池材料被应用于光伏发电领域,其中Cu（In,Ga）Se₂（CIGSe）薄膜太阳能电池作为第三代太阳能电池,具有带隙可调、吸光系数高、成本低、效率高等优点（最高效率已达22.6%）。在众多CIGSe吸光层的制备方法当中,分子前驱体溶液法具有操作简单、成本低廉等优势,受到更多研究者的青睐。2016年,钱磊课题组采用肼溶液法制备得到的CIGSe薄膜太阳能电池取得了17.3%的光电转换效率,是目前分子前驱体溶液法的最高的转换效率。然而,肼具有毒性高、易爆炸的特性,不利于将来工业化大规模生产。在非肼溶液法中,乙二胺与乙二硫醇联合体系具有类似于肼的溶解性质,是肼的理想替代溶剂。然而,该溶解体系所制备的CIGSe薄膜太阳能电池仍然具有较低的光电转换效率（仅为9.5%）。因此,缩小非肼溶液法与肼溶液法的光电转换效率（PCE）差距显得尤为重要。乙二胺与乙二硫醇溶剂体系和肼溶剂体系制备的CIGSe薄膜太阳能电池相比,... 

【文章来源】：河南大学河南省

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

p-n结太阳能电池的工作原理

型的 CIGSe 吸光层可以通过共蒸发法，磁控溅射法，电沉积法，油墨法，分子前液法等方法制备。其中，共蒸法法一直保持效率领先，已认证效率达到 22.6%[21]。C为直接带隙半导体，具有带隙可调(1.04–1.68 eV)，吸光系数高(~105/cm)，成本低高，稳定性好等优点[22]。目前，构造带隙梯度和碱金属掺杂是推动 CIGSe 效率高的两个关键手段[22,27-29]。CdS 缓冲层: CdS 的沉积通常采用化学水浴法(CBD)，厚度控制在 70 nm 左右，大限度地减少 CdS 层的光损失[30]。CdS 的带隙为 2.4 eV，作为缓冲层材料用于缓层和本征氧化锌之间的能带失调。由于 Cd 有剧毒且污染环境，所以近几年来无层材料 Zn(O,S)、In2Se3、Zn1-xMgxO 等引起了广泛的关注[31-33]，其中 Zn(O,S)作层已经取得了 21.0%的效率，是 CdS 的理想替代品[31]。TCO 窗口层：窗口层包括本征氧化锌(i-ZnO)和掺锡氧化铟(ITO)两部分。窗口要作用是促进光生载流子的收集，减少漏电流。窗口层的基本要求是透光率高于 8阻小于 20 /□[34-35]。

图 1-3 CIGSe 的晶胞结构示意图膜太阳能电池的发展首次合成 CuInSe2(CIS)，带隙为 1.04eV[36]。阳能电池诞生，电池的效率达 5%[37]。随后，电池的光电转换效率达到了 12%[38]。1976 年

【参考文献】：
期刊论文
[1]从电力发展“十三五”规划看新能源发展[J]. 李琼慧,王彩霞.  中国电力. 2017(01)

硕士论文
[1]光伏发电现状及其环境效应分析[D]. 郭丹.华北电力大学 2016



本文编号：3429862