无机薄膜太阳能电池光伏材料

北京中诺课程 2024-05-29 20:36:38

概述

与传统的晶体硅太阳能电池相比,这类太阳能电池对光伏材料的需求量少,一般仅有几微米厚,制备工艺简单。薄膜适合大面积沉积,制作成本低,且有较低的温度系数, 即使在较高的环境温度下也具有良好的性能。主要缺点在于转化效率还有待进一步提高。

无机薄膜太阳能电池光伏材料分类

一、一元体系无机薄膜光伏材料——非晶硅(a-Si)

非晶硅太阳能电池弱光效应好,在光源较弱时也能表现出相对较高的转化率,目前所能获得最高转换效率为13.6%。

二、二元体系无机薄膜光伏材料

1.碲化镉 (CdTe)

CdTe禁带宽度为1.45eV,接近于太阳能电池材料理想的禁带宽度值,在可见光波段内的吸收系数高达10 ^5/cm。

2.硒化锑(Sb2Se3)

Sb2Se3结构简单, 稳定性好以及制作成本低,目前最高转化效率达9.2%。

施加ZnO作为缓冲层;通过气相输运沉积(VTD)技术来提高Sb2Se3薄膜的结晶度;通过共溅射Sb2Se3和Se靶获得结晶度良好的Sb2Se3薄膜,制备FTO/CdS/Sb2Se3/Au结构的太阳能电池;都会不同程度的提高转化效率。

三、多元体系无机薄膜光伏材料

1.三元体系 Cu-Sn-S(CTS)与 Cu-Sn-Se(CTSe)材料

铜-锡-硫体系的主要代表有Cu2SnS3、Cu3SnS4和Cu4SnS4,三个相因其合适的光电特性而被探索作为太阳能电池光伏材料。

2.三元体系 Cu-Sn-Se (CTSe)材料

三元Cu-Sb-Se体系化合物元素廉价、无毒且在地壳中含量丰富,主要包括:CuSbSe2、Cu3SbSe3、Cu3SbSe4、Cu7SbSe6 和 Cu12Sb4Se13。Cu3SbSe4相后余下Sb2Se3:Cu层,可形成玻璃/Mo/Sb2Se3:Cu/CdS/i-ZnO/ZnO:Al 结构的太阳能电池。

3.四元 Cu(ln,Ga)Se2 ( CIGSe )材料

典型的CIGSe薄膜太阳能电池,结构自下而上依次是金属钼、硫化镉、氧化锌(包括本征氧化锌i-ZnO和掺杂铝的氧化锌Al-ZnO )以及氟化镁MgF2。

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