【摘 要】
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Zn(O,S)材料以其无毒、宽带隙、且资源丰富、同时带隙值可连续调节调(随着S/(S+O)比变化,带隙在2.8-3.6 eV可调)的优势,成为铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池中最有前景的无镉缓冲
【机 构】
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南开大学电子信息与工学工程学院,光电子薄膜器件与技术研究所天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室;
【基金项目】
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国家自然基金(项目号:61774089,61974076);国家重点研发计划(项目号:2018YFB1500201,2018YFB1500205);天津市自然科学基金重点项目(项目编号:18JCZDJC31200);“扬帆计划”引进创新创业团队专项资助(项目编号:2014YT02N037)支持
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Zn(O,S)材料以其无毒、宽带隙、且资源丰富、同时带隙值可连续调节调(随着S/(S+O)比变化,带隙在2.8-3.6 eV可调)的优势,成为铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池中最有前景的无镉缓冲层材料。本文利用溅射法制备Zn(O,S)薄膜作为CIGS太阳电池的缓冲层,并结合通过wxAMPS仿真结果,研究了Zn(O,S)厚度等材料性能变化对于其器件性能的影响。最终减小界面缺陷,降低短波光损失,从而提升器件性能。此外,我们还尝试将Zn(O,S)薄膜作为晶硅异质结太阳电池背场电子传输层,配合低功函数金属Mg,形成Zn(O,S)/Mg无掺杂复合电子传输层,并通过元素配比调节Zn(O,S)材料能带结构,实现与n-Si最优的能带匹配,率先实现了Si/Zn(O,S)硅基化合物异质结太阳电池,获得了16.1%的转化效率。同时,我们也结合器件仿真结果证实,SiNx/p+:c-Si/n-Si/Zn(O,S)/Mg结构太阳电池有超过24%的转化效率。以上研究表明,可调带隙的化合物Zn(O,S)薄膜不仅适合于无镉CIGS薄膜太阳电池,而且也可与晶硅形成化合物晶硅异质结太阳电池。这一结果为未来发展高质量异质结太阳电池提供了较高的的参考性。
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