溶液加工 Cu2ZnSnS4:Na ナノ結晶によるCu2ZnSn(S,Se) 4光伏の合理的な欠陥被動化
Huanping Zhou1, Tze-Bin Song, Wan-Ching Hsu
1Department of Materials Science and Engineering and ‡California NanoSystems Institute, University of California , Los Angeles, California 90095, United States.
Journal of the American Chemical Society
|October 17, 2013
まとめ
ナトリウムで装飾された銅亜鉛亜鉛硫化物 (CZTS:Na) ナノ結晶は,銅亜鉛亜鉛 (S,Se) 太陽電池の欠陥を効果的に無効化する. この欠陥パッシベーションは,キャリア濃度とマイノリティキャリアの寿命を改善することによって,太陽電池の性能を大幅に向上させます.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 再生可能エネルギーの再生可能エネルギー
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
背景:
- 銅亜鉛锡 (S,Se) (CZTSSe) 太陽電池は,低コストの有望な太陽光発電技術である.
- CZTSSeの材料の欠陥はデバイスの性能を阻害し,効率を制限します.
- CZTSSe太陽電池の進歩には,効果的な欠陥被動化戦略が不可欠です.
研究 の 目的:
- CZTSSe太陽電池のための効果的な欠陥受動化方法を開発する.
- CZTSSeナノ結晶における欠陥の被動化におけるナトリウム (Na) の役割を調査する.
- 太陽電池デバイスの性能に対するNa誘発の欠陥被動化の影響を評価する.
主な方法:
- 銅亜鉛亜鉛硫化物:Na (CZTS:Na) のナノ結晶前駆物質の合成,配列調製とNa表面装飾による.
- X線光発光スペクトロスコピーと伝送電子顕微鏡を用いたNa種の存在と分布の特徴化.
- CZTS:Naナノ結晶ベースの太陽電池デバイスの製造と性能テストは,Naフリー基板上で行われます.
主要な成果:
- CZTS:Naナノ結晶はケステライトCZTS相を保持し,表面上には無形なNa種の存在のみが認められた.
- CZTS:Naナノ結晶ベースの太陽電池は,非受容型デバイス (∼4%) と比較して,デバイスの性能 (∼6%) で50%の改善を示しました.
- 性能の向上は,キャリア濃度の増加と,欠陥被動化によるマイノリティキャリアの寿命の延長に起因する.
結論:
- NaをCZTSナノ結晶に溶液で組み込むことは,CZTSSe太陽電池の欠陥受動化のための効果的な経路を提供します.
- このアプローチは,材料の欠陥特性を調節するための簡単で定量的で汎用的な方法を提供します.
- この発見は,ナノ結晶工学を用いた改良された光電子機器の応用への道を開く.
