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當(dāng)前位置:首頁(yè)技術(shù)文章【資訊】銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)能電池 | Nature Energy

【資訊】銅鋅錫硫硒薄膜太陽(yáng)能電池 | Nature Energy

更新時(shí)間:2025-02-17點(diǎn)擊次數(shù):257

  銅鋅錫硫硒化物(Cu2ZnSn(S,Se)4.簡(jiǎn)稱CZTSSe)薄膜太陽(yáng)能電池因其環(huán)保、低成本和高穩(wěn)定性而受到廣泛關(guān)注。純硫化物Cu2ZnSnS4(CZTS)是基于硒的kesterite材料中的重要分支。通過(guò)合金化金屬元素(如Cd、Ge或Ag),CZTS帶隙可以在1.3–2.1 eV范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。


  然而,純硫化kesterite電池的光電性能仍面臨重大瓶頸,認(rèn)證效率多年來(lái)仍保持在11%左右。主要限制因素在于開(kāi)路電壓(VOC)較低。梯度帶隙是緩解這些問(wèn)題的一種很有前途的方法,但由于圍繞控制元素分布的挑戰(zhàn),還沒(méi)有在鋅黃錫礦太陽(yáng)能電池中有效地實(shí)現(xiàn)。


  近日,中國(guó)科學(xué)院物理研究所Kang Yin, Jinlin Wang, Licheng Lou, Fanqi Meng,Jiangjian Shi,羅艷紅Yanhong Luo & 孟慶波Qingbo Meng等,在Nature Energy上發(fā)文,提出了一種通過(guò)Cd合金化的預(yù)結(jié)晶策略,成功實(shí)現(xiàn)了溶液處理CZTS的梯度帶隙工程。


  圖1: 預(yù)結(jié)晶對(duì)硫化過(guò)程的影響。

  圖2: 元素和能帶梯度。

  圖3: 薄膜和器件的光電特性。

  圖4: 光伏器件的性能。


  一方面,預(yù)結(jié)晶策略誘導(dǎo)了CZTS薄膜中的均勻成核,從而減少了薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中強(qiáng)烈的垂直質(zhì)量傳輸;另一方面,改善了CZTS的初始晶體質(zhì)量,進(jìn)而提高了Cd的擴(kuò)散屏障。這些綜合效應(yīng)使得在CZTS吸收層中成功實(shí)現(xiàn)了顯著的Cd梯度。


  Cd梯度CZTS具有以導(dǎo)電帶為主導(dǎo)的梯度帶隙,顯著促進(jìn)了載流子的輸運(yùn)。Cd豐富的CZTS表面改善了kesterite/CdS的導(dǎo)電帶對(duì)準(zhǔn),并減少了界面缺陷。還實(shí)現(xiàn)了認(rèn)證的全面積電池效率為13.16%,并顯著降低了VOC損失,相比于先前的研究結(jié)果取得了顯著進(jìn)展。這些成果標(biāo)志著純硫化kesterite太陽(yáng)能電池的一大突破。


  參考文獻(xiàn): 中國(guó)光學(xué)期刊網(wǎng)


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