Ag掺杂对CIGS背梯度的影响

【作者】 张运祥； 胡朝静； 程世清； 何志超； 刘芳芳； 周志强； 刘玮； 孙云；

【Author】 W.Liu;Y.Sun;

【机构】 南开大学电子信息与工学工程学院光电子薄膜器件与技术研究所天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室；

【摘要】 铜铟镓硒（Cu（In,Ga）Se₂）薄膜太阳电池具有效率高、弱光性能好、稳定不衰退等优点,是当前最具有前景的薄膜太阳电池之一。铜铟镓硒薄膜是一种由铜、铟、镓和硒四种元素化合成的四元化合物半导体,其根据不同的Ga/（In+Ga）比,带隙可以在1.04-1.67eV内连续可调。正是由于这种特性,人们在制备CIGS的过程中,有意将之调节成"V"型双梯度带隙,而其中的背梯度会形成一个指向Mo背电极的内建电场。这个内建电场能够促进载流子的漂移运动,使载流子向低能运动,增加了载流子输运能力,进而增加了光电流,降低了载流子的复合,最终提高CIGS电池的转换效率。为了形成比较强的内建电场,更容易促进载流子的收集,需要较高的背梯度。然而,过陡的背梯度又会造带来大量的晶格缺陷,引起内部严重的体复合,进而影响CIGS薄膜的器件性能。本文重点研究Ag掺杂对高温三步法制备的CIGS吸收层背梯度的影响。首先,采用wxAMPS软件研究背梯度对CIGS器件性能的影响,并结合仿真结果提出一种适合高温沉积的新的背梯度结构。其次,基于理论分析模型,通过CIGS薄膜进行Ag的背表面掺杂,实现对CIGS器件性能的改善。同时,使用XRD、XRF、SEM、Rama等表征手段进行分析,发现:少量Ag掺杂到CIGS薄膜中,能够明显提高CIGS薄膜的质量,并在合理掺杂基础上,成功的提高了CIGS的短路电流密度。更多还原