与硅基互补的宽带隙硫化锑太阳电池研究

【作者】 陈世武； 肖峰； 游富鸽； 宋海胜；

【机构】 华中科技大学；

【摘要】 随着单结硅基太阳电池性能优化逐渐逼近其可操作极限,寻求与硅基叠层电池适配的宽带隙太阳电池是突破单结效率极限的重要途径。基于多结的叠层太阳电池亟需提升匹配性的宽带隙太阳电池性能以实现叠层性能的突破。围绕宽带隙（～1.73 eV）硫化锑太阳电池性能提升,从电池的界面、体缺陷、和背接触角度分别开展了针对性研究。1)首次开发了反应等离子体刻蚀的表面激活策略,实现了硫化锑在惰性TiO₂基底的低温水热沉积,高效地降低了界面缺陷浓度,实现了19.4 mA/cm²短路电流密度(J_sc),是当前报道的硫化锑太阳电池最高J_sc。2)针对强各向异性特性,从设备、择优取向调制工艺以及硫化锑生长模型等方面多角度创新,开发的基于垂直型气相传输沉积（V-VTD）的硫化锑薄膜沉积工艺,显著抑制[hk0]取向而仅保留[hk1]直立取向。3)基于水热法,采用原位缺陷环境调控的多元共掺策略开发出稳定、转换效率达7.5%的硫化锑平面结电池的器件制备工艺,少子寿命提升一倍,并获得了7.15%的第三方认证效率记录。4)针对硫化锑薄膜太阳电池的背接触问题,采用限域空间的硒辅助碲化策略进行背界面修饰钝化,成功实现欧姆接触,有效降低了背接触势垒。以上研究为硅基叠层光伏顶电池的遴选和应用提供了参考。更多还原