掺镁氧化锌缓冲层在薄膜碲化镉太阳能电池中的降解

摘要： 硫化镉是薄膜碲化镉太阳能电池中常用的传统n型缓冲层。众所周知，硫化镉会导致光学损耗，且硫在高温激活过程中会扩散至吸收层。溅射沉积的镁掺杂氧化锌（MZO）因其透明性和可调带隙，已被证明是碲化镉太阳能电池极具吸引力的缓冲层。它还能耐受高温处理，并避免氯化镉激活工艺中元素向碲化镉吸收层的扩散。然而，采用MZO缓冲层的太阳能电池会出现性能退化现象。对MZO薄膜表面电位的分析表明，沉积后薄膜暴露于大气时，其功函数会出现显著波动。这些波动归因于MZO薄膜中所含氧化镁对水蒸气的高反应活性。通过X射线光电子能谱分析确定了相应的表面化学变化：氧化锌组分相对稳定，但分析显示氧化镁会在MZO表面形成Mg(OH)2层，该层在MZO/碲化镉界面和/或MZO与掺氟氧化锡界面形成次级屏障，从而影响填充因子并导致转换效率下降。