Solar RRL:DMF前驱体溶液法制备高效CIS 太阳能电池

目前,铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池的效率已达22.6%,超过多晶硅太阳能电池的最高效率(22.3%),表明CIGS作为太阳能电池吸光材料已经可以与晶体硅电池相抗衡。但高效率的CIGS薄膜太阳能电池均由真空法制备,设备昂贵,工艺复杂,生产成本高,导致CIGS薄膜太阳能电池价格居高不下。与真空法相比,溶液法制备CIGS薄膜太阳能电池不仅能够简化制备工艺、提高材料利用率,而且能降低生产成本,有望实现CIGS薄膜太阳能电池的大规模商业化生产。目前,采用肼溶液法已经成功制备出效率高达17.3%的CIGS电池,但肼的剧毒性、爆炸性限制了其商业应用。因此人们开始寻找肼的替代溶剂,并取得了一定的进展。

近期,南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院辛颢课题组以DMF为溶剂制备了可在室温下长期稳定存放的前驱体溶液并由该溶液经旋涂、退火、硒化制备铜铟硒(CIS)吸光层材料和太阳能电池器件。他们发现在常规(1大气压)条件下进行硒化反应得到的吸光层薄膜晶粒松散、膜层中存在纵向贯穿的空隙,导致化学浴沉积的CdS缓冲层渗透并贯穿了吸光层,造成器件短路,光电转换效率小于0.1%。通过增加硒化反应的气氛压力(1.6大气压),抑制了铟元素的丢失,得到贫铜的多晶薄膜,晶粒排布致密,CdS层在薄膜表面分布平整,电池光电转换效率提高到10.3%。而且,加压条件下制备的CIS膜不需要KCN、(NH4)2S等溶液的刻蚀来除掉表面杂相,简化了工艺,降低了对环境的影响。

结果表面加压硒化是一种行之有效的提高薄膜性质的方法,不仅为制备高效CIS薄膜太阳能电池器件提供了新思路,也能有效应用于其他无机薄膜太阳能电池(如CIGS、CZTS)吸光层的优化。相关工作最近在线发表在Wiley旗下期刊Solar RRL (DOI: 10.1002/solr.201800044) 上。

Speak Your Mind