共蒸发法制备铜锌锡硒薄膜太阳能电池材料的研究

发布时间：2021-11-07 14:25

　　太阳能电池是利用太阳光生产电能的一种器件。近年来,随着太阳能技术的快速发展,工业生产规模不断扩大,太阳能电池产业得到了飞速的发展。太阳能电池的制造成本由于薄膜太阳能电池的快速发展而迅速下降。铜铟镓硒Cu（InGa）Se2（CIGS）是一种广泛应用的商业化薄膜太阳能电池材料,但是由于镓铟的昂贵和毒性,限制了其大规模应用。人们研发性能结构类似的铜锌锡硒Cu2ZnSnSe4（CZTSe）材料。CZTSe薄膜材料的组分及晶体结构对材料的应用有很大影响。共蒸发过程中,铜的含量高,晶体结构完善,载流子密度高,铜含量过高,会导致电池失效;锡蒸发温度低时,CZTSe容易分解;锌蒸发温度高时,材料中形成过滤的锌硒复合物,会降低短路电流密度。本文详细研究了共蒸发法制备CZTSe薄膜材料的工艺,获得了良好性能的CZTSe薄膜电池材料。并对其结构组成和电化学性能进行了研究分析,主要结果如下:1)Cu含量可以在一定程度上影响CZTSe膜的晶体质量。当Cu的含量过高或过低时,CZTSe薄膜变为N型。2)锌的蒸发温度相对于其他金属较低,蒸发温度过高时,会导致电池的电流密度下降,使得铜过量时会导致电池失效。这是因为Z... 

【文章来源】：武汉工程大学湖北省

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

太阳电池光伏原理图

自然界存在的半导体材料有很多，可以用在太阳能发电的半导体材料除了单晶硅外，也有很多种。根据吸收层的厚度，大致可分为体太阳电池、薄膜电池和其它新型电池，如图1.2所示。图1.2 太阳电池的分类可以做体太阳能电池的半导体材料有单晶硅，多晶硅，砷化镓，磷化铟等。可以做薄膜太阳能电池的半导体材料有硅、锑化镉等。其他的新型电池如钙钛矿电池等。太阳能电池用的半导体材料的材料种类和结构有很多，但材料的带

第三节 铜锌锡硫硒薄膜材料的性质3.1 铜锌锡硫硒材料结构特性由 ZnS 到 CZTS（Se）的转变方式如图 1.3 所示。用两个 Zn2+用一个 Cu+和一个 In3+替换就得到了 CuInS2，由于 Ga 和 In 是相同的组元素，Se 和 S 是相同的组元素，铟被镓取代，硒被硫取代，获得了 Cu(In, Ga)Se2化合物。用两个 In3+替换一个 Zn2+和一个 Sn4+，就得到了 Cu2ZnSnS4。


本文编号：3482014