采用改进三步硒化工艺通过溶胶-凝胶法制备的CuZnSn(SxSe1-x)4太阳能电池

摘要： 当前工作中，采用基于二甲基亚砜溶液的溶胶-凝胶法制备了Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜，并通过改进的三步硒化工艺进行处理。该方法的关键在于将硒蒸发与退火分为两个不同阶段：在硒蒸发阶段采用热裂解硒源，在退火过程中保持高于大气压的压力环境。系统研究了三步硒化工艺制备的Cu2ZnSn(S,Se)4薄膜的形貌、结构、元素分布及光伏性能。研究发现，通过这种改进的硒化工艺，有效抑制了传统一步硒化工艺中常见的二次相（ZnSe、CuSnSe3）生成及细晶粒底层形成。这些改进进一步降低了载流子复合，提升了太阳能电池性能。最佳器件在AM1.5（100 mW/cm2）光照下获得28.16 mA/cm2的短路电流密度、404.91 mV的开路电压、62.91%的填充因子及7.17%的光电转换效率。