研究目的
研究在Cu2ZnSnS4基太阳能电池中用ZnSnO缓冲层替代CdS缓冲层，通过溅射沉积法提升器件性能并避免使用有毒镉。
研究成果
研究表明，在基于CZTS的太阳能电池中使用溅射ZnSnO层作为缓冲层，可实现5.2%的功率转换效率，比采用CdS缓冲层的参考电池高0.6%。该研究凸显了全PVD工艺在太阳能电池制造中的潜力。
研究不足
该研究聚焦于基于CZTS太阳能电池的ZnSnO缓冲层优化，对基于CZTSe器件的探索较为有限。氟（F）在ZTO层中的掺杂能力尚未得到充分验证。
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用于铜锌锡硫硒太阳能电池的溅射ZnSnO缓冲层
DOI：10.1021/acsaem.9b02329
期刊：ACS Applied Energy Materials
出版年份：2020
更新时间：2025-09-19 17:13:59
摘要：
在基于Cu2ZnSnS4的太阳能电池中，用ZnSnO缓冲层替代CdS缓冲层既能提升器件性能，又可避免使用有毒的镉元素。此外，采用溅射法制备缓冲层对物理气相沉积工艺制造的太阳能电池具有显著优势。本研究通过单金属氧化物靶材溅射沉积ZnSnO薄膜，首先阐述了沉积在硅基或玻璃基底上的薄膜结构与光学特性，证实了通过调节溅射功率可改变ZnSnO金属组分比例，并展示了采用Ar:O2或Ar:SF6反应性溅射改善ZnSnO薄膜光电性能的尝试。将这些ZnSnO缓冲层应用于Mo/CZTS/ZnSnO/ZnO:Al太阳能电池后，经过沉积后退火处理及工艺优化（特别是采用Ar:O2或Ar:SF6反应性溅射），最终实现了5.2%的光电转换效率，较CdS缓冲层参比电池绝对值提升0.6%。为避免吸收层损伤并保持高性能，必须将溅射功率控制在最低水平。研究采用两阶段溅射工艺以平衡吸收层表面?；び牒侠沓粱奔涞男枨?。最后对比了采用ZnSnO缓冲层的优化CZTS基与CZTSe基太阳能电池的光伏特性。
作者：
Louis Grenet，Fabrice Emieux，Jacob Andrade-Arvizu，Eric De Vito，Géraldine Lorin，Yudania Sánchez，Edgardo Saucedo，Frédéric Roux
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