Li掺杂TiO₂电子传输层制备全无机硫化锑太阳能电池

【作者】 游富鸽； 陈世武； 肖峰； 宋海胜；

【机构】 华中科技大学；

【摘要】 光伏发电的广泛应用为我国发展绿色经济和清洁高效的能源结构提供了新思路。在最近几年时间里,众多新型半导体材料被应用于光伏领域,其中宽带隙、廉价、稳定、无毒的全无机太阳能电池在叠层太阳电池顶电池上表现出巨大的潜力。Sb₂S₃本身带隙较宽（1.7 eV）、光吸收系数高且具有无毒、廉价等特性,较适合作为太阳能电池的活性层。另外,电子缓冲层具有提高电子的抽取和阻挡空穴的作用,且由于TiO₂材料具有环境友好的特点,故常用作电子缓冲层。但TiO₂材料的电子迁移率较低,同时其表面缺陷影响电子的抽取和器件稳定性,因此,选择合理的掺杂元素对TiO₂材料进行掺杂,能显著改善其导电性和能级结构。我们通过Li+对TiO₂层进行掺杂的方法制备了高质量的硫化锑薄膜,采用真空法制备的器件结构为FTO/TiO₂ （Li⁺）/Sb2S3/Au。通过对比发现,Li+对TiO₂前驱体溶液进行掺杂能提高TiO₂层的导电性。优选地,0.15 mol/L的Li+掺杂与未掺杂相比,具有相同的表面粗糙度以及具有较好的致密度,能够提高器件的短路电流密度,降低串联电阻;同时对能级的调制提高了器件内量子效率,使器件整体性能提高到4.5%,器件性能的提高主要归因于导电性的提高及量子效率的改善。更多还原