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时间:2020-04-21
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1、CZTS薄膜太阳电池的研究及发展自兴发-,杨培志(1.楚雄师范学院物理与电子科学学院,云南楚雄675000;2.云南师范大学可再生能源教育部重点实验室,云南昆明650092)摘要:Cu~nSnS4(CZTS)材料属I一¨一Ⅳ一、,l族四元化合物,原料在地壳中储量丰富、价格便宜、无毒、具有良好的光电性能。CZTS一般呈P型导电性,直接带隙为1.5eV,与太阳辐射匹配性好。在可见光范围内的光学吸收系数大于104cm_-。非常适合作为太阳电池的吸收层材料。有望取代CIGS成为下一代高效化合物薄膜太阳电池的典范。结合最新研究进展综述
2、了CZTS薄膜材料的不同制备方法及合成机理,并讨论了目前CZTS太阳电池研究中存在的问题和今后的发展方向。关键词:Crs;太阳电池;制备方法;研究进展中图分类号:TM914.4文献标识码:A文章编号:1oo2—087X(2014)07-1390-04ResearchprogressofCZTSthinfilmsolarcellZIXing—fa.YANGPei-2hirJ.DepartmentofPhysicalandElectronicScience,ChuxiongNormalUniversity,ChuxiongYun
3、nan675000,China;2.MinistryofEducationKeyLaboratoryofRenewableEnergy,YunnanNormalUniversity,KunmingYunnan650092,China)Abrstract:TheCunSnS4(CZTS)materialbelongstoI—ll—IV—Vl4quaternarycompound;it'snontoxicandabundantintheEaflh,anditscostislow.TheCZTSthinfilmsexhibRppe
4、conductivity,adirectbandgapof1.5eV,goodmatchingwithsolarradiationandhighopticalabsorptionof104cm~intherangeofvisiblelight。whichissuitableforabsorbinglayermaterialsofsolarcellandhasthepremisetoreplaceCIGSandtobetheexampleofnextgenerationofhigheficiencycompoundthinfi
5、lmsolarcel1.ThediferentpreparationmethodsandsynthesismechanismofCZTSmaterialswithreferencetothelatestresearchprogressweredescdbed.TheexistingproblemsanddevelopmenttrendsofCZTSsolarcellwerepresented.Keywords:CZTS;solarcell;preparationmethods;researchprogress太阳能光伏发电作
6、为一种清洁的可再生能源,由于其自身环保和成本的考虑,GaAs太阳电池不适合产业化,因此目前具有性能稳定、维护简单、资源永不枯竭和环保等特点,近年来主要用于空间电源和聚光太阳电池。化合物太阳电池中目前发展迅速,2011年全球新增光伏装机27.79GW,同比2010年已规模化生产的是CdTe太阳电池,其中美国FirstSolar一家的17.5GW,大幅增长62.97%,创造了新的记录。尽管2011年企业占了全球三分之二以上的市场份额。Cu(InGa)(S,Se)JCdS下半年以来,光伏组件大幅降低,但总体而言,目前光伏发电成系太
7、阳电池(简称CIGS太阳电池),其实验室转换效率已经达本仍难与传统发电(火电和水电)的发电成本相竞争『l1。目前,太到20.3%[2],接近多晶硅的转换效率(20.4%),目前国际上已有阳电池的种类主要有硅太阳电池、有机太阳电池、染料敏化太少量企业能规模生产,如日本的SolarFrontier、美国的Mia—阳电池、化合物半导体太阳电池等。硅太阳电池的制备技术最sole、德国的Manz等,但与CdTe相比,规模还不大。Cd的毒为成熟,其电池转换效率最高,实验室效率达24.7%,但其未来性以及In、Ga、Te资源的稀缺和高昂的
8、价格制约着这两类太效率的上升空间和成本的下降空间有限。对于有机太阳电池阳电池的大规模应用【3J。出于寻找廉价、环保、高效的太阳电池和染料敏化太阳电池,虽然少量研究机构已将其效率提高到吸收层半导体材料的需要,Cu2ZnSnS(CZTS)半导体材料引起10%左右,但总体上这两类电池还处于实验室
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