通过能带排列提升纳米结构CuO-ZnO太阳能电池的性能

摘要： 在本研究中，我们探究了钴掺杂对纳米结构ZnO/CuO异质结太阳能电池能带排列及性能的影响。通过低温、低成本的化学浴沉积技术制备了ZnO纳米棒和CuO纳米结构。利用X射线光电子能谱估算了Zn1?xCoxO（x=0、0.05、0.10、0.15和0.20）与CuO纳米结构间的能带偏移，发现其与CuO的导带偏移减小，进而提升了开路电压。研究表明，适量钴掺杂能有效钝化ZnO相关缺陷，形成适宜的导带偏移，抑制界面复合并增强导电性与载流子迁移率。电容-电压分析证实钴掺杂可有效增大耗尽层宽度和内建电势。阻抗谱分析显示，10%钴掺杂时复合电阻增至最大值，从而降低了界面电荷复合。此外，在活性层（CuO）与金电极间插入薄层三氧化钼（MoO3）可阻碍肖特基结形成并改善界面电荷提取。当采用10%钴掺杂ZnO和20纳米厚MoO3缓冲层时，ZnO/CuO太阳能电池实现了2.11%的最佳光电转换效率。本研究成果揭示了能带排列对ZnO/CuO异质结太阳能电池性能的关键作用，为提升氧化物基异质结太阳能电池转换效率提供了研究方向。