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采用Na?S后沉积处理实现Cu(In,Ga)Se?薄膜表面钝化与点缺陷控制，助力CIGS电池效率突破19%
摘要： 采用Na2S作为新型碱性源对CIGS薄膜表面进行钝化处理。与碱金属氟化物化合物相比，Na2S具有更低的生成焓，从而在表面产生更有效的溶解作用。通过使用Na2S源进行后沉积处理（PDT），在具有抗反射涂层且有效面积为0.43 cm2的电池上获得了19.2%的转换效率。与未进行PDT处理的16.64%效率相比，这种显著的性能提升归因于开路电压（Voc）和填充因子（FF）的增加。经Na2S PDT处理后，CIGS薄膜中的钠分布比NaF PDT处理更浅，且价带降低幅度更小。与NaF PDT相比，Na2S PDT大幅降低了1.04 eV低温光致发光的发射强度——该峰对应于In反位缺陷（InCu）向价带顶的电子跃迁。结果表明：除降低铜空位浓度外，与NaF PDT相比，Na2S PDT还能更显著减少CIGS表面InCu缺陷的浓度。实验证实Na2S PDT的表面钝化效果优于NaF PDT。
关键词： 点缺陷，硫化钠源，铜铟镓硒太阳能电池，表面钝化，沉积后处理（PDT）
更新于2025-09-23 16:41:41
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采用掠角沉积法通过Al?O?纳米结构对超薄Cu(In,Ga)Se?薄膜进行背面钝化以提升光伏器件效率
摘要： 本工作首次研究了采用掠角沉积法(GLAD)生长的氧化铝纳米结构(Al2O3 NSs)对采用顺序工艺(即金属前驱体层硒化后处理)制备的超薄Cu(In,Ga)Se2器件(400 nm)的影响。本研究最显著的发现是：由于Al2O3 NSs造成的表面粗糙度促进了非均匀金属前驱体中的硒扩散，添加Al2O3 NSs后相分离现象得到缓解。此外，背面钠浓度的升高可归因于Al2O3 NSs促进了钠离子扩散。Al2O3 NSs的覆盖率和厚度会显著影响电池性能，这与Na2SeX形成及相分离导致的并联电阻增加有关。通过偏置-EQE测量以及暗态和光照条件下的J-V特性，充分研究了Al2O3 NSs的钝化效应。优化Al2O3 NSs后，电池性能显著提升，光电转换效率从2.83%提高到5.33%，这为改善超薄Cu(In,Ga)Se2器件展示了一种有前景的方法，并为进一步应用提供了重要机遇。
关键词： 纳米结构、铜铟镓硒太阳能电池、氧化铝钝化层、掠射角沉积
更新于2025-09-19 17:13:59
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Cu(In,Ga)Se?太阳能电池的重碱处理：表面效应与体相效应
摘要： 黄铜矿太阳能电池的效率已超过23%。最新性能提升归功于采用重碱金属的后沉积处理（PDT）。本研究全面阐述了PDT对Cu(In,Ga)Se2表面及体相化学与电子结构的影响。虽然不同吸收层材料或碱金属处理均呈现相似的表面化学变化，但对表面电子结构的影响却因吸收层类型或处理方式而异——尽管太阳能电池效率提升幅度相同。这表明表面变化并非PDT处理的唯一作用机制。重碱金属PDT的主要效应在于体相复合抑制，其伴随着电子尾态密度的降低?？返缪沟奶嵘刖Ы绱Υ浼跞跸窒笸匠鱿?。重碱金属在晶界处富集却在晶粒内部无检出，该行为可通过单相铜-碱金属化合物形成的能量学原理得到解释。因此，重碱金属PDT的效率提升可归因于晶界带弯减弱效应——这种由晶界处重碱金属富集引发的机制，既降低了尾态密度又抑制了非辐射复合。
关键词： 晶界、碱处理、复合、体相、表面、铜铟镓硒太阳能电池
更新于2025-09-16 10:30:52
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铜铟镓硒（Cu(In,Ga)Se?）太阳能电池的平均角分辨电反射光谱：缓冲层带隙能量测定与二次相识别
摘要： 目前，为进一步提升铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池的性能，研究人员正深入探索以Zn(O,S)作为缓冲材料的应用。在此背景下，需要非破坏性分析工具来测定完整器件中缓冲层的带隙能量。为此，我们开发了一种基于电反射谱（ER）的光谱分析方法。通过一组角度分辨电反射谱（ARER）测量数据，经数值计算获得平均模量谱。该方法能有效抑制层状器件结构中常见的干涉效应导致的谱线畸变，从而实现对薄缓冲层带隙能量的测定。为验证ARER的工作原理，我们首先将其应用于CIGS吸收层和CdS缓冲层研究，随后用于分析含Zn(O,S)缓冲层的CIGS太阳能电池。所有ARER结果均与先前开发的抑制干涉条纹技术——漫反射电反射谱进行对比。研究表明，ARER是测定完整CIGS太阳能电池中薄缓冲层带隙能量的最优非破坏性电反射谱方法。此外，通过结合ARER研究、扫描透射电子显微镜和能量色散X射线光谱分析，我们确定Zn(O,S)缓冲层中存在含铜化合物的次相。
关键词： 铜铟镓硒太阳能电池，二次相，带隙能，Zn(O,S)缓冲层，电反射谱
更新于2025-09-12 10:27:22
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基质组成、共掺杂或三掺杂对卤化物钙钛矿量子点中镱量子切割发射及太阳能电池应用的影响
摘要： 最近，多种镧系离子（Ln3?）成功掺杂进钙钛矿量子点（PQDs），并发现了Yb3?的2F?/?-2F?/?量子切割发射现象，其可测内量子效率超过100%，被用作太阳能电池的发光转换器，为PQDs的应用开辟了新分支。本研究通过共掺杂与三掺杂方法进一步提升Yb3?的量子切割效率，制备了Yb3?-Ln3?（Ln=Nd、Dy、Tb、Pr、Ce）共掺CsPbCl?Br?I?????量子点，均呈现激子发射、Ln3?离子窄带发射及Yb3?离子量子切割发射。值得注意的是，Yb3?-Pr3?和Yb3?-Ce3?对能有效敏化Yb3?发射，因Pr3?和Ce3?离子提供了接近量子点激子跃迁能级的中间能态。经基质组分优化与三掺杂研究后，Yb3?-Pr3?-Ce3?三掺CsPbClBr?量子点获得173%的光致发光量子产率（PLQY）。将该三掺量子点设计为CuIn???Ga?Se?（CIGS）及硅太阳能电池的下转换层，使功率转换效率（PCE）相对提升高达约20%。改性CIGS进一步用于智能手机充电，可将充电时间从180分钟大幅缩短至150分钟。该发现对拓展杂质掺杂PQDs的应用领域具有重要意义。
关键词： 铜铟镓硒太阳能电池，镱掺杂，量子切割，三掺杂法，钙钛矿量子点
更新于2025-09-11 14:15:04
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肼在化学浴沉积法增强硫化锌薄膜生长中对Cu(In,Ga)Se2太阳能电池应用的作用
摘要： 我们研究了肼对化学浴沉积法制备的硫化锌（ZnS）薄膜物理特性的影响，考察对象包括钠钙玻璃基底和铜铟镓硒（CIGS）吸收层，变量为肼相对于氨的相对含量rc及沉积时间td。当rc在0至1.39范围内变化时，所有以肼作为辅助络合剂制备的ZnS薄膜均呈现近乎相同的非晶结构特征：[S/(S+O)]组分比约0.32，直接带隙Eg=3.54-3.75 eV。但当沉积时间td较长（≥70分钟）时，由于面内晶粒面密度增强，这些薄膜表现出显著的光透射依赖性。在CIGS表面制备ZnS缓冲层后，异质结器件展现出最佳光伏性能——当采用rc=0.28和td=30分钟条件制备的ZnS缓冲层时，电池效率η=12.03%，开路电压Voc=0.549 V，短路电流密度Jsc=32.92 mA/cm2，填充因子FF=66.7%。与仅使用氨的情况相比，肼的引入对ZnS沉积起关键作用：使面内晶粒生长速度提升6倍，同时伴随晶粒尺寸减小和更致密的堆积密度。
关键词： 铜铟镓硒太阳能电池，硫化锌薄膜，化学浴沉积法，肼
更新于2025-09-11 14:15:04