通过种子介导生长,提高近距离升华处理的硫化太阳能电池的性能

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
• 半导体物理 半导体物理

背景情况:

• 硫化 (Sb2Sb3) 是一种有前途的材料,用于高效,经济高效和环保的太阳能电池.
• 近距离升华 (CSS) 是制造Sb₂S₃薄膜的可扩展方法,但通常会产生小颗粒和众多颗粒边界.
• 在CSS处理的Sb₂S₃膜中的这些微结构缺陷导致电荷载体重组并降低开放电路电压 (V_OC).

研究的目的:

• 开发一种使用CSS制造高质量,大粒度Sb₂S₃电影的策略.
• 通过减少缺陷和增强电荷传输来提高Sb2和Sb3太阳能电池的性能.
• 在真空处理的Sb2Sb3光伏设备中实现更高的V_OC.

主要方法:

• 使用近距离升华 (CSS) 制造Sb₂S₃薄膜.
• 在CSS之前引入一个化学浴沉积Sb₂S₃种子层.
• 薄膜微观结构的表征,缺陷密度和电荷载体运输特性.
• 平面Sb₂S₃太阳能电池的制造和测试.

主要成果:

• 种子层Sb₂S₃作为核,通过CSS促进大粒度,紧的Sb₂S₃膜的生长.
• 与传统的CSS薄膜相比,种子介导的薄膜显示出较低的缺陷密度和更好的电荷载体传输.
• 平面Sb2S3太阳能电池实现了4.78%的功率转换效率 (PCE).
• 在使用真空升华方法制造的Sb2S3设备中获得了0.755V的记录V_OC.

结论:

• 一种种子介导的CSS方法是有效的生产高质量,低缺陷密度的Sb₂S₃电影.
• 这种方法显著提高了电荷载体运输,并减少了Sb2S3太阳能电池的重组损失.
• 该战略为推进基于Sb₂S₃的光电子设备提供了一个可行的途径.