B406+Li2S掺杂CZTSe薄膜及太阳电池探究+刘越

Li2S掺杂 CZTSe薄膜及太阳电池探究 刘越 申展 王思宇 张毅 * 南开大学光电子薄膜技术研究所 天津， 300350 摘要 Li2S掺杂后元素分布 器件性能对比 采用在硒化金属预制层的过程中添加 Li2S的方式制备了碱金属掺杂 的 CZTSe化合物薄膜太阳电池 ， 并研究了 Li2S对 CZTSe太阳电池性能 的影响 。 详细研究并分析了 Li2S处理后的 Li以及 S元素的分布 ， 以及这种处理 方式提升太阳电池性能的机理 。 效率从 6.28%提升至 8.28%，开路电压从 346mV提升到了 466mV。 带隙从 1.04eV增至 1.06eV。 EQE响应在 500nm至 1080nm范围内有 所 提升 。 乌尔巴赫能谱（ Eu）从 40.0eV下降至 38.4eV，薄膜的带尾态 减少。 有 Li2S掺杂 和空白样 CZTSe太阳电池部分性能参数（ a） J-V曲线（ b） EQE响应曲线（ c） EQE拟合带隙图（ d）乌尔巴赫能图 [3] 有 Li2S掺杂和空白样 CZTSe薄膜 SIMS对比 两种薄膜中均没有观察到明显的 S元素信号波动， Li2S的加入只能实现 Li的掺杂， 高浓度的硒气氛阻碍了 S元素的进入 。 缺陷以及表面形貌对比 有 Li2S掺杂和空白样 CZTSe薄膜的 Raman图像和 AFM图像 233cm-1处 代表着 [CuZn+SnZn]等有害缺陷簇的峰值有略微的降低 ，掺杂 后样品表面形貌更加平缓，薄膜结晶性得到了很大的改善 能带匹配改善 有 Li2S掺杂和空白样界面能带排列 Li2S的掺杂使界面处有着更为理想的能带结构 ，在一定程度上优化界 面处的载流子输运，减少了界面处的复合。 结论 在 CZTSe薄膜制备的硒化过程中加入 Li2S实现了 Li元素的掺杂 ，同时 由于高浓度的硒化氛围， S元素并没有有效的引入到薄膜之中 在生长过程中 Li元素的 引入 有效促进了 CZTSe晶粒的生长 ，钝化了 缺陷，有效提升了薄膜的结晶性。 Li2S 的掺杂同时还有效 改善了 CZTSe和 CdS界面的能带结构，促进了 载流子的输运，最终实现了太阳电池开路电压以及效率的有效提升 Reference:： Z. Shen, S. Wang, Y. Liu, Y. Sun, J. Wu, H. Guo, K. Zhang, S. Zhang, F. Liu, Y. Zhang, Li2S doping into CZTSe drives the large improvement of Voc of solar cell, Journal of Energy Chemistry. 62 (2021) 637–644. https://doi.org/10.1016/j.jechem.2021.04.018.