CZTS薄膜太陽能電池介紹PPT

CZTS薄膜太陽能電池姓名：XXX學(xué)號(hào)：XXXCu2ZnSnS4一、背景與工作原理CIGS[CuInxGa(1-x)Se2]太陽能薄膜電池具有穩(wěn)定性好、抗輻照性能好、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是其面臨三個(gè)主要的問題：（1）制程復(fù)雜，投資成本高（2）關(guān)鍵原料的供應(yīng)不足（3）緩沖層CdS具有潛在的毒性一、背景與工作原理CIGS化合物→CZTS化合物與太陽光譜非常匹配的能帶寬度(約1.5eV)高的吸收系數(shù)(>104/cm)CZTS的組成元素在地殼中的含量極其豐富且無毒一、背景與工作原理CZTS太陽能電池面臨的主要問題CdS緩沖層是一種具有極高毒性的材料傳統(tǒng)印刷法制備化合物薄膜效率低除CZTS薄膜外其他層用真空的方法進(jìn)行制備，成本高一、背景與工作原理一種典型的CZTS薄膜太陽能電池基底結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)厚度制備方法導(dǎo)電ZnO:Ga(或ZnO:Al)500nm濺射法本征氧化鋅50nm濺射法CdS緩沖層50nm水浴法CZTS吸收層1.5-3μm多種方法，與性能有關(guān)Mo背電極1μm濺射法吸收光的主體，為P型材料CdS與i-ZnO為N型材料二、新型CZTS薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)用致密TiO2取代ZnO：Al/ZnO窗口層極低毒性In2S3緩沖層替代常用CdS劇毒緩沖層三、制備流程三、制備流程(1)對(duì)FTOGlass表面進(jìn)行清洗，經(jīng)干燥后使用光子表面處理儀去除玻璃表面的有機(jī)殘留物；(2)采用噴涂熱解法在FTOGlass表面上沉淀致密TiO2窗口層(50mlTAA溶液，TAA溶液由四異丙醇鈦與乙酰丙酮按摩爾比例1:2混合獲得)，沉淀得到的致密TiO2窗口層被放置在TiCl4溶液中進(jìn)行表面處理；(3)采用噴涂熱解法在處理過的致密TiO2窗口層上沉淀In2S3緩沖層(50ml溶液)；(4)采用絲網(wǎng)印刷法將CZTS印刷漿沉淀到FTOGlass/TiO2/In2S3基板上；(5)對(duì)印刷得到的基板(FTOGlass/TiO2/In2S3/CZTS)進(jìn)行氮?dú)夥諊目焖贉囟韧嘶鹨哉舭l(fā)有機(jī)分散試劑及改善CZTS的結(jié)晶度；(6)最后在經(jīng)退火的樣品上沉淀Carbon電極以完成太陽能電池的制備。四、現(xiàn)狀與展望近十年來，CZTS薄膜太陽電池技術(shù)發(fā)展迅速。美國、日本、德國等國家的研究小組先后提出各種物理氣相沉積工藝和化學(xué)沉積工藝，制備了高質(zhì)量的CZTS薄膜。隨著吸收層制備工藝的不斷創(chuàng)新和改進(jìn)，CZTS薄膜的光電性質(zhì)逐漸得到優(yōu)化，相應(yīng)的電池性能也有了顯著的提高。2013年，美國IBM公司Mitzi.D的研究團(tuán)隊(duì)使用非真空溶液法制備的CZTS薄膜太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到12.6%，這主要?dú)w功于他們對(duì)前驅(qū)溶液的改進(jìn)和電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。四、現(xiàn)狀與展望然而，目前CZTS薄膜太陽電池技術(shù)與CIGS薄膜太陽電池相比還存在一定差距，電池的實(shí)驗(yàn)室效率較低，柔性電池技術(shù)發(fā)展速度較慢，電池組件技術(shù)尚不成熟等，而且CZTS薄膜點(diǎn)還未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)。造成上述差距的原因包括：CZTS薄膜吸收層復(fù)雜元素匹配和較窄的穩(wěn)定化學(xué)勢范圍；相比于CIGS薄膜，CZTS薄膜的生長機(jī)理更為復(fù)雜；CZTS吸收層中缺陷種類更多，對(duì)光生載流子的復(fù)合機(jī)制更加復(fù)雜。因此通過改進(jìn)吸收層制備工藝，提高CZTS薄膜成分比例的可控制；通過深入研究CZTS薄膜的生長機(jī)理，優(yōu)化吸收層生長的化學(xué)反應(yīng)路徑；通過摻雜Se、Na等元素改善吸收層結(jié)構(gòu)和電學(xué)性質(zhì)，是未來進(jìn)一步提高CZTS薄膜太陽電池性能需要突破的關(guān)鍵技術(shù)。Thankyou!參考資料：陳勤妙.微納米化合物Cu-Zn-Sn-S光伏特性與新型薄膜太陽能電池的研