平面结硫化锑(Sb2S3)薄膜太阳能电池真空法制备及其性能研究

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lina452995
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
寻找高效、低成本的新型太阳能电池是至关重要的一项工作。铜铟镓硒、碲化镉和有机无机杂化钙钛矿电池分别取得了22.6%,21%和21.6%的光电转换效率。但是CIGS和CdTe中含有贵金属In、Ga和有毒金属Cd。有机无机杂化钙钛矿电池含有有毒的Pb元素,并且非常不稳定,这限制了其大规模的商业化应用。Sb2S3具有合适的禁带宽度(1.7 eV),高的吸收系数(105 cm-1),简单的二元组分,易于制备,成本低和储量丰富等特点。本文致力于利用新型的快速热蒸发的方法制备高效稳定的硫化锑薄膜太阳能电池。主要研究内容包括以下几个方面:(1)本文首次开发了适合Sb2S3薄膜沉积的RTE的方法。得到了纯相、致密并且结晶性高的Sb2S3薄膜。通过控制晶体生长温度和冷却方式实现了大晶粒和晶体的择优生长。相应优化的器件得到了3.5%的转换效率,是传统的热蒸发制备的电池的三倍。硫化锑器件在J-V测试中没有出现迟滞现象。同时在大气环境下放置100天也没有表现出明显的衰减,说明制备的硫化锑电池具有优异的稳定性。(2)在热蒸发制备硫化锑电池过程中不可避免会有S空位缺陷,同时由于不使用空穴传输层会造成背接触势垒。因此发展了一种后硒化退火的方法来提升器件的性能。XRD、拉曼和吸收证明硫化锑的主相没有发生变化。TEM/EELS结果说明硫化锑薄膜主要是表面被硒化形成了Sb2(SxSe1-x)3合金。此外,XPS结果证明在薄膜内部只有少量的Se。经过后硒化退火的电池的转换效率达到了4.17%。后硒化退火提升器件性能的原因如下:背面的合金可以改善背接触势垒和提高空穴抽取能力。体内的Se可以钝化界面缺陷和体缺陷,改善异质结的质量和长波方向的量子效率。这种后硒化退火的方式可以为提升类似的硫化物薄膜太阳能电池性能提供指导。(3)为了提升硫化锑器件的短路电流,使用了CdS/Sb2(SxSe1-x)3/Sb2S3的结构以扩展其有效吸收光谱。通过使用小带隙的Sb2(SxSe1-x)3合金可以扩展电池在近红外区的对光的吸收。背面大带隙的Sb2S3可以抑制载流子在背面的复合。优化的合金的组成是Sb2(S0.34Se0.66),相应的CdS/Sb2(S0.34Se0.66)3/Sb2S3器件EQE扩展到了950nm。优化后电池的短路电流是20.08 mA/cm2,开路电压是0.51 V,填充因子是57.34%,转换效率是5.86%。这种器件结构也可以应用在其它体系的电池中。(4)除此以外,目前也开展了系列初步尝试性探究。大的晶粒可以有效的减少电池中的晶界缺陷。首先制备出非晶的硫化锑薄膜,然后对其进行后处理促使其长晶。通过在半封闭环境中硒化,可以使薄膜的晶粒达到1μm,相应的器件效率达到4.27%。
其他文献
书法艺术是中国传统文化之瑰宝,与现代招贴设计同属于艺术范畴。两者之间不仅有着大量相同的地方,更是存在着许多密切的联系。把西方先进的设计理念与中国传统文化很好地融会
进入改革开放以来,我国的经济发生了翻天覆地的变化,市场竞争也越来越激烈,企业文化被赋予了更为重要的意义,尤其是对于国企而言,企业文化建设更是企业发展过程中必不可少的一项内容。企业要想长久立足下去,必须提高企业核心竞争力,建设一个优秀的企业文化,实现企业又好又快发展。本文先介绍了研究背景与意义以及国内外研究现状,再从企业文化的概念、层次等相关理论入手,以天津港电力公司为研究对象,结合电力行业业务特点
文化产业发展已经迸发出巨大的活力和能量,其发展规模和程度已经成为一个国家或行业综合竞争力高低的重要标志。本文首先通过文化产业的概念界定以及该产业的基本要素分析,奠
固定资产投资价格指数是我国价格指数体系的重要组成部分,是反映全社会、国民经济各门类及各类工程固定资产投资中涉及的各类投资品和收费项目价格的变动趋势和变动幅度重要
植物在其生长过程中会遭遇病害、干旱、冷胁迫、盐胁迫等多种生物逆境胁迫和非生物逆境物胁迫,这些胁迫影响植物的生长发育,造成作物减产甚至绝收。植物在进化过程中形成了复
目的针灸治疗是东方医学中的常用手段。本研究旨在分析针灸及走罐治疗慢性疲劳综合征的各自优势。试验对象及设计根据慢性疲劳综合征诊断标注筛选受试者,共计60人,其中女性46
目的探究ICF-CY儿童功能障碍分析模式在听障儿童评估和训练的应用。方法基于ICF-CY的理论框架对1名听力障碍儿童进行评估,了解其言语语言功能水平,针对其构音语音能力,制订康
自发基因突变是获得新的小鼠模型的重要途径。由于缺少了人为因素的干扰,自发基因突变小鼠模型突变疾病发生的过程与相应人类疾病的发生过程更加接近,因此自发基因突变小鼠模
杀伤性T淋巴细胞(CTL)是红细胞前期恶性疟原虫免疫防护的关键环节。有效的CTL反应可以阻断疟原虫的生活周期,是目前极受关视的疟疾疫苗设计方案。HLA Ⅰ类分子的多态性限制了
在思想政治课教学中,除对学生加强学习目的性教育外,还应培养学生的学习兴趣,激发学生学习动机,加强非智力因素的引导,设置问题的情境,以调动学生学习的主动性与积极性。