新型电池及电池材料
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1.4 CZT(S,Se)太阳能电池的概况

CZT(S,Se)[Cu2ZnSn(S,Se)4]材料是非常具有潜力的薄膜太阳能电池吸收层材料。基于CZT(S,se)材料的薄膜太阳能电池的研究是近些年太阳能电池领域的研究热点之一。经过20年左右的发展,基于CZT(S,Se)材料的太阳能电池的效率由不到1%提升到了10%左右[24-25]。图1-1展示了近年来CZT(S,Se)太阳能电池发展的技术节点[24-27]

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图1-1 CZT(S,Se)太阳能电池发展的技术节点

典型的CZT(S,Se)太阳能电池结构如图1-2所示。CZT(S,Se)太阳能电池通常使用镀有Mo金属的钠钙玻璃作为衬底材料。Mo作为背电极,同时增强了CZTSe薄膜的附着性,使其不易从衬底上脱落。p型CZT(S,Se)吸收层、N型的缓冲层依次沉积在衬底上。在实际的电池中缓冲层多为CdS材料。缓冲层的作用是在高禁带宽度的TCO层与低禁带宽度的CZT(S,Se)层之间提供过渡,减少两者之间的带隙失调,同时减小品格失配,对于提高电池性能有非常重要的作用。TCO层也称为窗口层,是太阳能电池的透明导电电极。TCO层要求具有较高的透光率,同时具备较低的电阻率。在实际的电池制备中常用的TCO材料包括ITO(In2O3:Sn)、AZO(ZnO:Al)等。

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图1-2 CZT(S,Se)太阳能电池结构示意图