在溶液处理的Cu₂ZnSn(S,Se)₄薄膜太阳能电池中,将分子前体相互作用与设备性能相关联

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 太阳能光伏发电是如何实现的
• 用溶液处理的薄膜.

背景情况:

• 提高铜锡硫化 (CZTSSe) 吸收器的晶体质量往往依赖于复杂的加工前后处理方法.
• 在薄膜沉积之前,在前体油墨中调整化学相互作用是CZTSSe优化中尚未探索的领域.

研究的目的:

• 研究前体油墨复合对CZTSSe吸收器结晶和光电子特性的影响.
• 建立溶液相化学与基于CZTSSe的太阳能设备的性能之间的联系.

主要方法:

• 在基于二甲基形式胺 (DMF) 和异醇 (IPA) 的油墨中,尿素与金属离子子比 (TU/M) 的系统变化.
• 纳米级金属有机复合物的分析和在前体溶液中的聚合物形成.
• 在反应性回火后,前体膜形态与颗粒生长和吸收结构的相关性.
• 基于不同前体油墨成分的设备性能评估.

主要成果:

• 在前体油墨中纳米级金属有机复合物和亚微米聚合物的形成受到TU/M比率的直接影响.
• 前体薄膜形态,由溶液复合决定,显著影响谷物生长和吸收结构后回.
• CZTSSe太阳能电池的功率转换效率通过优化TU/M和Cu/(Zn + Sn) 比率,从大约2%提高到8%.

结论:

• 金属和素前体的溶液相复合是实现高质量的CZTSSe吸收剂的关键因素.
• 控制前体化学提供了一个更可复制和更有效的途径,以提高CZTSSe薄膜太阳能电池的性能.