Cu(In,Ga)Se2太阳电池缓冲层ZnS薄膜性质及应用.pdfVIP

第28卷第5期 半导体学报 V01．28No．5 JOURNAL 2007年5月 CHINESE OFSEMICoNDUCToRS May，2007 薄膜性质及应用* 刘 琪1’+ 冒国兵1 敖建平2 (1安徽工程科技学院机械工程系，芜湖241000) (2南开大学光电子薄膜器件与技术研究所，天津300071) 试表明，ZnS沉积薄膜为立方相结构，薄膜含有非晶态的Zn(OH)z．光学透射谱测试表明，制备的薄膜透过率(A 沉积时间在25～35min时，电池的综合性能最好．对比了不同缓冲层的电池性能，采用CBD—CdS为缓冲层的电池 转换效率、填充因子、开路电压稍高于CBD．ZnS为缓冲层的无镉电池，但无镉电池的短路电流密度高于前者，两者 转换效率相差2％左右．ZnS可以作为CIGS电池的缓冲层，替代CdS，实现电池的无镉化． 关键词：化学水浴沉积；ZnS薄膜；CIGS太阳电池 PACC：7280E；7340L；7360F 中图分类号：TK511+．4文献标识码：A 文章编号：0253—4177(2007)05—0726—05 Cd污染，而且可增加吸收层短波响应．CBD法制备 1 前言 有利于P．n结的形成[7]．目前日本国家能源发展组 Cu(In，Ga)Se。(简称CIGS)薄膜太阳电池是 20世纪80年代后期开发出来的新型太阳能电池，为缓冲层的CIGS薄膜太阳电池转换效率已达 典型结构为如下的多层膜结构：A1电极／MgF。减反 射膜／zn0：A1透明电极／高阻ZnO窗口层／缓冲 层／CIGS光吸收层／Mo背电极／钠钙玻璃．其中，缓报道． 冲层多采用化学水浴法(CBD)沉积的CdS薄膜．以本文采用化学水浴法制备了ZnS薄膜，研究了 CBD．CdS为缓冲层的CIGS电池光电转换效率已其晶相结构、光学性能和表面形貌．制备了CIGS／ ZnS薄膜太阳电池，研究了ZnS薄膜化学水浴沉积 达到19．5％[1]，中试线生产30cm×30cm电池组件 效率超过13％，连续化生产的电池组件平均转换效 时间对电池性能的影响，比较了CIGS／CdS电池和 率达11．62％[2|． CIGS／ZnS电池性能的差异． 由于Cd属于重金属，对环境保护不利，开发无 2 Cd的CIGS太阳电池已成为全球此类电池研究的 实验 热点．同时CdS薄膜禁带宽度只有2．4eV，对电池 吸收层短波响应有一定影响[3’4]．无镉缓冲层种类 2．1 实验原理 很多，但主要可以分为Zn的硫化物、硒化物或氧化 物，In的硫化物或硒化物两大类，制备的方法主要 由于ZnS的溶度积(K。，=10。247)很小‘101，若 是化学水浴法．已经能够用于生产大面积CIGS的 无镉缓冲层的方法有化学水浴法制备的ZnS和原 一ZnS+)，膜厚难以控制，且膜的质量难以保证． 子层化学气相沉积的In2S3[5‘6]． 因此，必须严格控制溶液中Zn2+和S2一的浓度．本 以ZnS薄膜作为电池的缓冲层，不但消除了 实验采用氨水作为络合剂，溶液中Zn主要是以 金(批准号：K资助项目 十通信作者．Email：modieer一67@163．com 2006—11·04收到，2006．12．21定稿 ⑥2007中国电子学会 万方数据 第5期 刘 琪等： Cu(In，Ga)Sez太阳电池缓冲层ZnS薄膜性质及应用 Zn．NH。络合离子存在．在