重点实验室辛颢教授课题组关于DMF前驱体溶液法制备高效CIS太阳能电池最新研究成果发表于Solar RRL
发布时间: 2018-06-01     浏览次数: 13

        目前,铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的效率已达22.6%,超过多晶硅太阳能电池的最高效率(22.3%),表明CIGS作为太阳能电池吸光材料已经可以与晶体硅电池相抗衡。但高效率的CIGS薄膜太阳能电池均由真空法制备,设备昂贵,工艺复杂,生产成本高,导致CIGS薄膜太阳能电池价格居高不下。与真空法相比,溶液法制备CIGS薄膜太阳能电池不仅能够简化制备工艺、提高材料利用率,而且能降低生产成本,有望实现CIGS薄膜太阳能电池的大规模商业化生产。目前,采用肼溶液法已经成功制备出效率高达17.3%的CIGS电池,但肼的剧毒性、爆炸性限制了其商业应用。因此人们开始寻找肼的替代溶剂,并取得了一定的进展。

         近日,重点实验室辛颢课题组以DMF为溶剂制备了可在室温下长期稳定存放的前驱体溶液,并由该溶液经旋涂、退火、硒化制备铜铟硒(CIS)吸光层材料和太阳能电池器件。他们发现,在常规(1大气压)条件下进行硒化反应得到的吸光层薄膜晶粒松散、膜层中存在纵向贯穿的空隙,导致化学浴沉积的CdS缓冲层渗透并贯穿了吸光层,造成器件短路,光电转换效率小于0.1%。通过增加硒化反应的气氛压力(1.6大气压),抑制了铟元素的丢失,得到贫铜的多晶薄膜,晶粒排布致密,CdS层在薄膜表面分布平整,电池光电转换效率提高到10.3%。而且,加压条件下制备的CIS膜不需要KCN、(NH4)2S等溶液的刻蚀来除掉表面杂相,简化了工艺,降低了对环境的影响。

        结果表明,加压硒化是一种行之有效的提高薄膜性质的方法,不仅为制备高效CIS薄膜太阳能电池器件提供了新思路,也能有效应用于其他无机薄膜太阳能电池(如CIGS、CZTS)吸光层的优化。相关工作最近在线发表在Wiley旗下期刊Solar RRL (DOI: 10.1002/solr.201800044) 上。


文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/solr.201800044




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