Mg掺杂量对Zn_(1-x)Mg_xO缓冲层及其Cu(In,Ga)Se_2太阳电池性能的影响

采用低成本溶胶凝胶旋涂法制备了不同Mg含量的Zn_(1-x)Mg_xO薄膜,用其代替传统化学水浴法制备的CdS作为铜铟镓硒(Cu(In,Ga)Se_2,CIGS)薄膜太阳电池的缓冲层材料.用X射线衍射仪、原子力显微镜、紫外可见吸收光谱和X射线光电子能谱仪等研究了Mg掺杂量对Zn_(1-x)Mg_xO薄膜的结构、形貌、光学性能及Zn_(1-x)Mg_xO/CIGS异质结之间能带排列的影响.结果表明:所制备的Zn_(1-x)Mg_xO薄膜均为非晶结构;随着Mg掺入量的增加,Zn_(1-x)Mg_xO薄膜的表面形貌由条纹状变为六方形纳米颗粒,表面粗糙度由23.53nm减小到1.14nm;光学带隙值由3.55eV增大到3.62eV;Zn_(1-x)Mg_xO/CIGS之间的导带偏移值由+0.68eV减小到-0.33eV,导带排列由"尖峰状"变为"悬崖状";当配制的溶液中Mg源和Zn源的摩尔比为0.1时,所制备的Zn0.82Mg0.18O/CIGS之间的导带偏移值为+0.22eV,电池效率最高,达5.83%.     

硒化温度对共溅射法制备的CZTSSe薄膜与电池性能的影响

采用共溅射法结合后硒化成功制备出CZTSSe薄膜,主要研究了不同的硒化温度对CZTSSe薄膜与电池性能的影响。分别采用X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、霍尔效应测量仪及数字电源表对不同硒化温度下制备的CZTSSe薄膜的结构、形貌、光电与太阳电池性能进行了表征与分析。结果表明,当硒化温度为580℃时,CZTSSe薄膜的结晶性最好,薄膜表面均匀致密且其电阻率和载流子浓度达到最小值和最大值,分别为1.57Ω·cm和8.2×10~(17)cm~(-3),该硒化温度下制备得到的CZTSSe太阳电池的短路电流和转换效率最高达到30.68 m A/cm~2和5.17%。相对于550℃和600℃硒化温度下的CZTSSe太阳电池,其光电转换效率分别提高了36%和6%。另外,随着硒化温度的升高,CZTSSe薄膜在XRD中的(112)峰位和Raman中的A1模式振动峰位都向小衍射角和短波数方向移动,薄膜的禁带宽度也从1.26 e V减小至1.21 e V。