147 / 2023-11-27 16:29:52

银掺杂对低温生长CIGS薄膜太阳能电池性能的影响

CIGS；Ag-doping；Low temperature deposition；

低温工艺(衬底温度不高于 450 ℃)沉积 CIGS 太阳电池，可以降低成本与能耗，还可用于轻质柔性衬底，符合当前低碳、绿色能源的发展趋势。但在低衬底温度下，吸收层薄膜面临着结晶质量差、带隙梯度不合理等问题，严重制约了CIGS 太阳电池器件性能的提升。而银(Ag)掺杂可以降低吸收层的结晶熔点^[1-2]，促进CIGS薄膜晶粒生长，减少结构缺陷，从而在低至300°C时也能获得高质量的吸收层。但是Ag掺杂会降低CIGS薄膜的载流子浓度，限制器件性能的提升。在本项工作中，研究了不同Ag掺杂方法对低温工艺下CIGS薄膜结晶度和载流子浓度的影响。通过器件仿真结合测试结果分析，发现：Ag预制层提升了CIGS薄膜的晶体质量，减少了晶格畸变，并改善了Ga梯度；而合适的Ag后处理可以降低CIGS薄膜的表面粗糙度，减少界面复合，钝化缺陷。最后，我们将两种掺杂方式协同作用，并通过Na-PDT，提高了载流子浓度，进一步提升开压，最终在450°C的衬底温度下，器件效率达到17.9%。我们期望为低温制备CIGS薄膜提供一种简单有效的Ag处理工艺。