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寻找CZTS太阳能电池CdS缓冲层合适掺杂剂的模拟研究

DOI：10.1007/s40094-019-00363-3 期刊：Journal of Theoretical and Applied Physics 出版年份：2019 更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要： CZTS太阳能电池作为太阳能发电领域极具前景的候选技术，其性能可通过优化最广泛使用的CdS缓冲层参数得到提升。本研究采用SCAPS-1D太阳能电池模拟软件，对典型CZTS太阳能电池结构（以玻璃为衬底、Mo薄膜为背接触电极）进行了数值模拟。该结构依次包含：作为吸光层的CZTS、CdS缓冲层、作为窗口层的ZnO以及作为前接触电极的透明导电氧化物n-ITO。模拟过程中，采用银(Ag)、铜(Cu)和氯(Cl)三种材料对CdS缓冲层进行掺杂，以实现较宽范围的载流子浓度调控。在获得适宜载流子浓度后，保持其他层参数不变，通过改变掺杂缓冲层厚度来考察开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)、填充因子(FF)及转换效率(η)等性能参数的变化规律。
作者： Farjana Akter Jhuma，Mohammad Junaebur Rashid
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

通过数值模拟研究掺杂银(Ag)、铜(Cu)和氯(Cl)的CdS缓冲层对CZTS太阳能电池性能的影响。

研究成果

数值模拟表明，用银、铜和氯掺杂硫化镉缓冲层可显著影响CZTS太阳能电池的性能。当载流子浓度介于10^16至10^18 cm^-3之间时，铜掺杂与氯掺杂的硫化镉均实现了17.35%的最高转换效率。研究发现掺杂缓冲层的最佳厚度约为50纳米，可最大限度减少缓冲层的光子吸收损耗。

研究不足

该研究基于数值模拟，可能无法完全反映所有现实条件和材料行为。优化仅限于本研究中考虑的参数和材料。

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