DMSO前驱体溶液法制备高效铜锌锡硫薄膜太阳能电池

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• 论文作者：辛颢 ; 余绍棠 ; 龚元才 ; 江晶晶
• 年：2017
• 作者机构：南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院;
• 论文关键词：铜锌锡硫 ; 分子前驱体溶液 ; 太阳能电池 ; 溶液法制备
• 会议召开时间：2017-05-27
• 会议录名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集
• 英文会议录名称：Abstract Book of the 4th Conference on New Generation Solar Cells
• 语种：中文
• 分类号：TM914.42
• 学会代码：ZKYQ
• 会议名称：第四届新型太阳能电池学术研讨会
• 会议地点：中国北京
• 主办单位：中国可再生能源学会光化学专业委员会
• 学会名称：中国科学院物理研究所清洁能源实验室
• 页数：1
• 文件大小：834k
• 原文格式：D
• 会议级别：全国

摘要

铜锌锡硫(CZTS)因为具有理想的吸收太阳光的带隙宽度、大于30%的理论效率、使用储量高成本低的原材料而成为极具前景的薄膜太阳能电池吸光材料。与真空法相比,直接由溶液制备CZTS薄膜具有工艺简单、材料利用率高、易于控制组分配比和容易实现均匀掺杂等优势,是实现低成本制备CZTS薄膜材料的首选方法。目前铜锌锡硫12.6%的效率由肼溶液制备的,~1而肼的爆炸性及对环境和人类健康的危害将限制其工业化生产。我们以DMSO为溶剂,以简单的金属盐和硫脲为前驱体化合物,通过控制溶液化学反应~2和Li+离子掺杂的方法,~3制备了具有微米尺寸晶粒和独特的电学晶界面性质的CZTS半导体薄膜,获得了11.8%的光电转化效率。导电原子力显微镜显示掺杂后薄膜的导电性得到成倍提高。扫描凯尔文探针显微镜技术(SKPM)表明,未掺杂的CZTS薄膜的晶界面出现一个正的接触电位差(contact potential difference,CPD),而掺杂后的薄膜晶界面的电位差出现反转(图1),晶界面的负电位差对应着正向的能带弯曲,有利于排斥电子,降低载流子在晶界面的复合,提高电池效率。

引文

[1]Wang,W.;Winkler,M.T.;Gunawan,O.;Gokmen,T.;Todorov,T.K.;Zhu,Y.;Mitzi,D.B.Adv.Energy Mater.2013.4,1301465.doi:10.1002/aenm.201301465.
    [2]Xin,H.;Katahara,J.K.;Braly,I.L.;Hillhouse,H.W.Adv.Energy Mater.2014,1301823.
    [3]Xin,H.;Vorpahl,S.M.;Collord,A.D.;Braly,I.L.;Uhl,A.R.;Krueger,B.W.;Ginger,D.S.and Hillhouse,H.W.Phys.Chem.Chem.Phys.2015,17,23859-23866.