Zn（O,S）缓冲层厚度对全干法制备无镉CuInGaSe₂电池性能的影响

【作者】 李羽娴； 庄大明； 赵明； 吕循岩； 任国铵； 王晨；

【机构】 清华大学材料学院；

【摘要】 Zn（O,S）薄膜是替代CIGS薄膜电池中的CdS薄膜作为缓冲层材料的有力竞争者之一。作为一种无镉材料,Zn（O,S）薄膜不但没有毒性、环境友好,可以避免CdS薄膜存在的环境风险和健康问题;而且带隙可以在2.8-3.6 eV之间进行连续调节^[1,2],相对于CdS薄膜而言,其对于太阳光谱特别是在蓝色波长范围内具有更高的透明性,可以减少缓冲层光学损耗。本文采用溅射方法制备Zn（O,S）薄膜,克服了非真空生产的缺陷,大大提高了工艺流程的连续性,更适合于全干式工业生产。缓冲层厚度与CIGS器件性能密切相关[3],为了优化缓冲层厚度,本研究采Zn（O,S）/i-ZnO、Zn（O,S）两种缓冲层结构,研究了缓冲层厚度对Zn（O,S）薄膜性能及CIGS电池器件性能的影响。缓冲层厚度的影响主要基于两点考虑,一是使太阳光谱的透过率较高,二是避免高电阻缓冲层对光电流的阻碍。本文对10-50 nm厚度Zn（O,S）薄膜的物相结构、光学性能等进行研究,发现不同厚度的Zn（O,S）薄膜性能几乎相同,其对于太阳光谱的透过影响不大。而由不同厚度的Zn（O,S）薄膜作为缓冲层构成的CIGS电池器件性能表现出差异,以30 nm Zn（O,S）薄膜作为缓冲层的CIGS电池获得最优性能,缓冲层厚度过大会阻止光电流[4],缓冲层厚度过小会导致漏电流的产生,使CIGS电池器件性能劣化。综合考虑缓冲层的厚度和薄膜性能,在Zn（O,S）作为缓冲层,其厚度为30 nm时,CIGS电池器件性能最优,并取得了7.0%的器件效率。更多还原