CIGS薄膜太阳能电池无Cd缓冲层研究进展-论文.pdf

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1、!Q：ScienceendTechnologyInnovationHereld研究报告CIGS薄膜太阳能电池无Cd缓冲层研究进展①肖友鹏(江西科技学院江西南昌330098)摘要：介绍了cIGs薄膜太阳能电池无cd缓冲层zn(o，s)，(Zn，Mg)O~(Zn，Sn)O的研究现状及制备方法，分析了采用无镉缓冲屡电池的性能参数。最后对~Cd缓冲层电池发展趋势进行了展望。关键词：CIGS薄膜太阳能电池缓冲层中图分类号：0472文献标识码：A文章编号：1674—098X(2014)04(a)一0004—01

2、采用SLG／Mo／CIGS／CdS／i-ZnO／透光率，使得量子效率和短路电流得到显3结语AZO结构的CIGS薄膜太阳能电池，CdS作著提高，但开路电压有所降低，不过效率还CIGS薄膜太阳能电池具有优异的光电为缓冲层能阻止分流路径，与CIGS吸收层是达到了19．I％。M．Nakamura等人0认为性能，研究和应用已经取得了长足的进步。之间有相近的晶格匹配，能形成良好的导带引入ZnO：B可以降低载流子在界面处的复当前电池生产过程中要使用CdS作为电池带阶，在溅射ZnO时还能起到保护异质结合，从而提升效

3、率。的缓冲层材料，Cd是有毒元素，对环境会造的作用。但Cd是有毒元素，对环境会产生危U．Zimmermann等人采用ALD工艺成影响。许多研究机构都在寻找廉价安全害，CdS的禁带宽度在2．4～2．5eV，会吸收沉积的Zn(O，S)致密、禁带宽度和透光率无毒的替代材料，无Cd缓冲层将会继续成太阳光谱中350～550nm的高能光子，导高。D．Hariskos等人发现采用ALD工艺为研究热点。致光学损耗。近年人们研究和开发了无Cd在CIGS层上生长Zn(O，S)的速率和覆盖率缓冲层材料，主要有Zn(O，s

4、)、(Zn，Mg)O、与CIGS表面组分有关，CIGS表面从含硫组参考文献Sn(Zn，Sn)O。分改性为含组分时电池的开路电压和填充[1】M．A．Contreraseta1．Proceedings因子得到提高。ofthe3rdWorldConference1CIGS电池结构设计ReinerKlenk等人没有沉积i-ZnOonPhotovoltaicEnergY在设计CIGS电池结构时，可以继续保层，用znO／ZnS靶取代Zn0靶，直接在Conversion，Osaka，Japan，2003．留i-Z

5、nO／AZO窗口层，也可以采用ZnO：BCIGS表面沉积Zn(O，S)，没有经过任何的P．570—573．作为透明导电层，ZnO：B有更高的迁移率后退火或光浸润，效率为18．3％。同时还发【2】D．Hariskoseta1．Prog．Photovolt．和更低的吸收系数。或者舍弃i-ZnO薄膜，现Ga成分决定了吸收层的禁带宽度，进而Res．APP1．20(2012)534-542．直接在缓冲层上沉积AZO或ZnO：B，这有导致了不同的开路电压，所以电池的效率由【3】M．Nakamuraeta1．Pr

6、oceedings利于减少生产步骤，降低生产成本。表1列吸收层特性决定。ofthe39thIEEEPhotovoltaic出了不同缓冲层CIGS电池的结构和性能参A．Hultqvist等人”通过改变(Zn，Mg)SpecialistsConference，Tampa，FL，数。O中Mg的含量从而调节其禁带宽度，不含USA．2013．Mg的纯ZnO缓冲层进行光浸润后电池的[4】U．Zimmermanneta1．2CIGS电池性能参数分析开路电压得到提高，含Mg的(Zn，Mg)O缓Pr0ceedings

7、ofthe21stEuropean缓冲层的制备技术主要包括化学水冲层的电池进行光浸润后则填充因子明显PhOtOvOltaicSolarEnergyConfe浴法(CBD)等湿法工艺，物理气相沉积上升。rence，Dresden，Germany，2006，P．18(PVD)如溅射和化学气相沉积(cVD)如J．Lindahl等人用(Zn，Sn)O取代31一l834．原子层沉积(ALD)等干法工艺。CdS后电池的短路电流有所提高，这是因为[5】D．Hariskoseta1．Pr0ceedingsofM．A

8、．Contreras等人⋯采用CBD法来(Zn，Sn)O的禁带宽度达到了3．3eV，增强the28thEuropeanPhotovoltaic生长Zn(O，S)，非常容易植入常规CIGS电了光的吸收。不过在CIGS／(Zn，Sn)0界SolarEnergyConference，Paris，F池工业生产系统。D．Hariskos等人引入面处的费米能级靠近禁带中央，增强了界面rance，20l3，P．2205-2209．(Zn，Mg)O改善了光谱响应，与CdS相比处的复合