利用二甲基形式胺和异醇之间的溶剂排斥来操纵双面Cu₂ZnSn(S,Se)₄太阳能电池的Sn分布

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 可再生能源可再生能源是可再生能源.
• 薄膜光伏发电技术 薄膜光伏发电技术

背景情况:

• 可扩展的基于解决方案的方法对于成本效益高的薄膜光伏 (PV) 设备制造至关重要.
• 前体溶液中的化学相互作用显著影响所产生的薄膜的结构,形态和电子特性.
• 铜锡硫化硫化 (Cu₂ZnSn(S,Se) ₄或CZTSSe) 是光伏应用中的一个有前途的石吸收材料.

研究的目的:

• 调查二甲基形式胺 (DMF) 和异醇 (IPA) 溶剂混合物对CZTSSe前体溶液和薄膜特性的影响.
• 为了将前体溶液特征 (酸盐复合,质学) 与产生的CZTSSe膜的形态,组成和光伏性能相关联.
• 合理化溶剂-基板相互作用在双面和其他光伏设备架构的开发中的作用.

主要方法:

• 使用不同的DMF:IPA比率制备CZTSSe前体溶液.
• 前体溶液的体质和动态粘度的表征.
• 使用拉曼光谱学,扫描电子显微镜 (SEM),二次离子质谱学 (SIMS),X射线光电子光谱学 (XPS) 和能量过光辐射电子显微镜 (EF-PEEM) 来分析薄膜形态,组成和结构.
• 完整的光伏设备的制造和性能评估.

主要成果:

• 增加IPA比例导致前体溶液粘度的非线性增加,这是由于强烈的DMF-IPA排斥 (相互作用凝聚度参数为3.06).
• 在DMF中使用25%的IPA实现了最佳的薄膜均性和组成,从而提高了光伏性能.
• 较高的IPA度导致了Sn表面分离和二次相,对CZTSSe吸收层的电子特性产生了负面影响.

结论:

• 溶剂混合物组成严格控制了前体类风湿学,膜形态学,组成,最终是基于CZTSSe的太阳能电池的性能.
• 75:25的DMF:IPA比率为高效的光伏应用提供了高度均的CZTSSe薄膜的途径.
• 了解和控制溶剂相互作用对于优化可扩展,解决方案处理的薄膜光伏设备至关重要.