铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池吸收层优化及器件性能研究

发布时间：2023-04-19 03:53

　　太阳能光伏技术是解决人类能源危机的一种有效手段。目前,寻找元素储量丰富、无毒、低成本、高效率的太阳能电池是光伏领域的研究热点。铜锌锡硫半导体由于其组成元素储量丰富、环境友好以及光电性能优异吸引了研究人员的广泛关注。到目前为止,铜锌锡硫薄膜太阳能电池的世界最高认证效率为12.6%,但距离其理论极限效率32%还有较大的差距。界面缺陷较多、能带匹配不佳以及吸收层薄膜质量较差等问题限制了其效率的增长,其中如何获取高质量的吸收层更是成为了该领域面临的首要挑战。基于此背景,本论文系统研究了吸收层元素比及前驱薄膜退火温度对铜锌锡硫薄膜质量的影响,并在此基础上获得了较高的器件效率提升,主要结论如下:(1)通过调控乙二胺和乙二硫醇混合溶剂体系中溶质比例对铜锌锡硫薄膜内部的Cu/(Zn+Sn)和Zn/Sn元素比例进行控制,最终在Cu/(Zn+Sn)=0.74,Zn/Sn=1.25的情况下,器件的光电转换效率达到最优(7%-8%);(2)通过调控前驱薄膜的退火温度,实现了对薄膜中碳残留量的有效控制。结果表明,350℃到400℃的退火温度下,前驱薄膜中的碳含量才有利于其在硒化过程中晶体的成核及熟化,并且能够获...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 太阳能电池的研究意义
    1.2 太阳能电池的工作原理及分类
        1.2.1 硅基太阳能电池
        1.2.2 无机化合物薄膜太阳能电池
        1.2.3 有机太阳能电池
        1.2.4 染料敏化太阳能电池
    1.3 CZTS薄膜太阳能电池
        1.3.1 CZTS材料的结构与性质
        1.3.2 CZTS薄膜太阳能电池的器件结构
        1.3.3 CZTS薄膜的制备方法
        1.3.4 CZTS太阳能电池中存在的问题以及研究状况
    1.4 本论文的研究目的和主要工作
第2章 溶液法制备CZTSSe薄膜太阳能电池
    2.1 研究背景
    2.2 CZTSSe薄膜太阳能电池的制备
        2.2.1 试剂与仪器
        2.2.2 实验过程
    2.3 CZTSSe薄膜的组分调控
    2.4 本章小结
第3章 CZTSSe前驱薄膜退火温度对器件性能影响的研究
    3.1 研究背景
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验药品
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 器件的制备及表征实验
    3.3 实验结果与讨论
    3.4 本章小结
第4章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
参考文献
个人简历及发表文章目录
致谢



本文编号：3793659