通过优化CIGS晶粒质量实现单梯度带隙超薄铜铟镓硒太阳能电池的高效转换

摘要： 降低铜铟镓硒（Cu(InxGa1?x)Se2，简称CIGS）薄膜厚度是减少材料用量并提高制造产能的有效途径。然而，在超薄CIGS太阳能电池中实现高效率仍具挑战性。本研究通过三步共蒸发法制备了厚度为1.3微米的CIGS太阳能电池，并采用电容-电压、电容-频率、二次离子质谱、X射线荧光、透射电子显微镜及电子束感生电流等技术对其进行了表征。通过优化超薄CIGS太阳能电池的晶粒尺寸、界面质量及镓梯度分布，在未采用任何光捕获和减反射涂层技术的情况下，最高转换效率达到11.72%。与典型2.3微米厚度的CIGS太阳能电池相比，该超薄电池因形成背电场而展现出更高的开路电压。研究发现晶界有利于载流子的分离与传输。该超薄CIGS太阳能电池具有良好的抗离子轰击能力，表明其在空间器件中具有应用潜力。本研究为制备高效超薄CIGS太阳能电池提供了可行策略。