人工晶体学报

作者：余纳, 许从艳, 李秋莲, 陈玉飞, 赵永刚, 周志能, 杨鑫, 王书荣

单位：云南师范大学,云南省农村能源工程重点实验室,昆明 650500

关键词：铜锌锡硒薄膜,薄膜太阳电池,Ge,溶液法,硒化处理,光电转换效率,

基金：国家自然科学基金(61941401,U1902218)

本文采用溶液法制备铜锌锡硒(Cu2ZnSnSe4, CZTSe)薄膜。通过在溶液中加入少量的锗(Ge),探究Ge的引入对CZTSe薄膜及其器件性能的影响。为了对比分析,分别制备了不含Ge的CZTSe和含少量Ge的铜锌锡锗硒[Cu2Zn(Sn,Ge)Se4,CZTGSe]两组薄膜及其薄膜太阳电池。分别利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼(Raman)光谱、扫描电子显微镜(SEM)、霍尔(Hall)测试、电流-电压(J-V)曲线和外量子效率(EQE)测试等手段对吸收层薄膜的晶体结构、相的纯度、表面形貌、载流子浓度,以及完整器件的电学性能进行表征和分析。结果表明,在CZTSe薄膜中引入少量Ge可以与Se形成液体流动剂,提升吸收层薄膜结晶度,改善晶体质量,减少晶界数量,降低光生载流子在晶界处的复合,提高载流子寿命。此外,Ge对Sn的部分取代可以降低与Sn有关的缺陷态密度,增加带隙,提高开路电压,同时改善串联电阻和并联电阻,提高填充因子。最终获得了开路电压为513.2 mV、短路电流为27.47 mA/cm2、填充因子为62.68%、光电转换效率为8.83%的CZTGSe薄膜太阳电池。

来源：2023年第3期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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