B67+使用CdSe CdS复合窗口层的碲化镉薄膜太阳电池+胡钢-solarbe文库

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使用 CdSe/CdS复合窗口层的碲化镉薄膜太阳电池胡钢，李创，曹洪源，王文武，武莉莉，李卫，赵德威，冯良桓，张静全四川大学材料科学与工程学院，成都 610064； zhangjqscu.edu.cn 图 1. 基于硫化镉 /硒化镉复合窗口层的器件结构左和真空蒸发硒化镉层示意图右 ◆ Notes ➢ 分别采用水浴法和真空热蒸发技术在 NSG TEC 12D衬底上沉积硫化镉和硒化镉层，形成复合窗口层。 ➢ 碲化镉吸收层采用近空间升华法沉积，厚度约 3 μm。碲化镉薄膜太阳电池理论效率高、发电成本低，是迄今为止商业化进展最快的薄膜太阳电池。基于 n型硫化镉窗口层器件的性能稳定，应用广泛。由于硫化镉窗口层通常较厚，短波响应低。减薄硫化镉窗口层可改善器件短波响应，但会产生较多的内部短路通道，影响器件性能。本文将硫化镉 /硒化镉复合窗口层应用于碲化镉薄膜太阳电池，研究了硒化镉层厚度对器件性能的影响，以及器件性能改善的内在机制。研究背景器件结构及制备方法器件性能分析图 3. 不同结构器件的 a效率； b 开路电压； c 短路电流密度； d 填充因子； e 并联电阻； f 串联电阻 ◆ Notes ➢ 单一硫化镉窗口层减薄硫化镉窗口层，器件短波响应增强，短路电流密度增大，但开路电压和填充因子减小，整体性能下降。 ➢ 硫化镉 /硒化镉复合窗口层硒化镉层厚度为 70 nm时，器件短波响应增强，长波响应拓展，整体性能明显改善，效率显著提升。图 2. 不同结构最优器件的 aJ-V曲线和 b外量子效率谱器件暗 J-V特性分析图 4. 不同结构最优器件的 a 暗 J-V半对数曲线； b反向偏压下暗 J-V对数曲线 ◆ Notes ➢ 单一硫化镉窗口层减薄硫化镉窗口层，器件内部存在明显的非欧姆漏电通道，漏电流明显增大。 ➢ 硫化镉 /硒化镉复合窗口层在减薄硫化镉窗口层的同时，还能降低器件的漏电流，器件内部主要存在欧姆漏电通道。光致发光性能分析图 3 基于硫化镉窗口层和硫化镉 /硒化镉复合窗口层的器件在室温下的 aPL谱和 bTRPL衰减曲线，其中激发光源从玻璃面入射 ◆ Notes ➢ 采用硫化镉 /硒化镉复合窗口层， PL峰位明显红移，表明硒化镉与碲化镉之间发生互扩散，形成了具有较窄带隙的 CdSeTe化合物，从而有利于拓展器件在长波段光的响应。 ➢ 硫化镉 /硒化镉复合窗口层的 TRPL寿命比单一硫化镉窗口层明显延长，可能是器件开路电压和填充因子提升的主要原因。采用硫化镉 /硒化镉复合窗口层能在保持器件高短波段响应的同时，拓展器件的长波响应，因而短路电流密度显著增大。复合窗口层可有效抑制漏电通道的形成、延长载流子寿命，从而增大器件的填充因子和开路电压，最终提高器件效率。使用复合窗口层较单一硫化镉窗口层器件的效率提高了 2.1，最高效率达 17.38。结论 References [1] Ghosh BK, Saad I, Teo KTK, et al. mcSi and CdTe solar photovoltaic challenges Pathways to progress[J]. Optik. 2020, 206 164278. [2] Reese MO, Perkins CL, Burst JM, et al. Intrinsic surface passivation of CdTe[J]. J Appl Phys. 2015, 11815689-706. [3] Sites J. Quantification of losses in thin-film polycrystalline solar cells[J]. Sol Energy Mater Sol Cells. 2003, 751-2243-251. [4] Williams BL, Smit S, Kniknie BJ, et al. Identifying parasitic current pathways in CIGS solar cells by modelling darkJ-Vresponse[J]. Prog Photovolt. 2015, 2311 1516-1525.