ZnS/CdS复合窗口层对CdTe太阳能电池短波光谱响应的影响

【摘要】：采用磁控溅射法制备了ZnS/CdS复合窗口层,并将其应用于CdTe太阳能电池。对所制备薄膜的形貌和结构等进行了研究。测试了具有不同窗口层的CdTe太阳电池的量子效率和光Ⅰ-Ⅴ特性,分析了ZnS薄膜制备条件对CdTe电池器件性能影响;研究了CdS薄膜厚度和ZnS/CdS复合窗口层对短波区透过率以及CdTe太阳电池的光谱响应的影响。着重研究了具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe太阳电池的短波光谱响应。结果表明,CdS窗口层厚度从100nm减至50nm后,其对短波区光子透过率平均提高了18.3%,CdTe太阳电池短波区光谱响应平均提高了27.6%。衬底温度250℃条件下制备的ZnS晶粒尺寸小于室温下制备的ZnS。具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe电池中,采用衬底温度250℃沉积ZnS薄膜来制备窗口层的电池器件,其性能要优于室温下沉积ZnS制备窗口层的电池器件。这说明晶粒尺寸的大小对电子输运有一定影响。在相同厚度CdS的前提下,具有ZnS/CdS复合窗口层的CdTe电池比具有CdS窗口层在短波的光谱响应提高了约2%。这说明ZnS/CdS复合窗口层能够做到减少对短波光子的吸收,从而使更多的光子被CdTe电池的吸收层吸收。 【作者单位】： 四川大学材料科学与工程学院;
【关键词】： ZnS 磁控溅射 CdTe太阳电池 量子效率
【基金】：国家(973计划)项目(2011CBA00708) 四川省科技支撑项目(2013GZX0145)资助
【分类号】：TM914.4
【正文快照】： 引言CdTe太阳电池因成本低,易规模生产而备受关注。许多科研工作者对提高电池器件性能做了大量研究工作,其中对窗口层的研究是一大热点。在CdTe太阳电池中,CdS作为窗口层材料,同时也是CdS/CdTe异质结中的n型层。CdTe和CdS的禁带宽度分别为1.5和2.4eV,这就意味着光子能量在1.5~

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