CZTS薄膜太阳能电池介绍PPT

CZTS薄膜太阳能电池姓名：XXX学号：XXXCu2ZnSnS4一、背景与工作原理CIGS[CuInxGa(1-x)Se2]太阳能薄膜电池具有稳定性好、抗辐照性能好、成本低、效率高等优点。但是其面临三个主要的问题：（1）制程复杂，投资成本高（2）关键原料的供应不足（3）缓冲层CdS具有潜在的毒性一、背景与工作原理CIGS化合物→CZTS化合物与太阳光谱非常匹配的能带宽度(约1.5eV)高的吸收系数(>104/cm)CZTS的组成元素在地壳中的含量极其丰富且无毒一、背景与工作原理CZTS太阳能电池面临的主要问题CdS缓冲层是一种具有极高毒性的材料传统印刷法制备化合物薄膜效率低除CZTS薄膜外其他层用真空的方法进行制备，成本高一、背景与工作原理一种典型的CZTS薄膜太阳能电池基底结构结构厚度制备方法导电ZnO:Ga(或ZnO:Al)500nm溅射法本征氧化锌50nm溅射法CdS缓冲层50nm水浴法CZTS吸收层1.5-3μm多种方法，与性能有关Mo背电极1μm溅射法吸收光的主体，为P型材料CdS与i-ZnO为N型材料二、新型CZTS薄膜太阳电池结构用致密TiO2取代ZnO：Al/ZnO窗口层极低毒性In2S3缓冲层替代常用CdS剧毒缓冲层三、制备流程三、制备流程(1)对FTOGlass表面进行清洗，经干燥后使用光子表面处理仪去除玻璃表面的有机残留物；(2)采用喷涂热解法在FTOGlass表面上沉淀致密TiO2窗口层(50mlTAA溶液，TAA溶液由四异丙醇钛与乙酰丙酮按摩尔比例1:2混合获得)，沉淀得到的致密TiO2窗口层被放置在TiCl4溶液中进行表面处理；(3)采用喷涂热解法在处理过的致密TiO2窗口层上沉淀In2S3缓冲层(50ml溶液)；(4)采用丝网印刷法将CZTS印刷浆沉淀到FTOGlass/TiO2/In2S3基板上；(5)对印刷得到的基板(FTOGlass/TiO2/In2S3/CZTS)进行氮气氛围的快速温度退火以蒸发有机分散试剂及改善CZTS的结晶度；(6)最后在经退火的样品上沉淀Carbon电极以完成太阳能电池的制备。四、现状与展望近十年来，CZTS薄膜太阳电池技术发展迅速。美国、日本、德国等国家的研究小组先后提出各种物理气相沉积工艺和化学沉积工艺，制备了高质量的CZTS薄膜。随着吸收层制备工艺的不断创新和改进，CZTS薄膜的光电性质逐渐得到优化，相应的电池性能也有了显著的提高。2013年，美国IBM公司Mitzi.D的研究团队使用非真空溶液法制备的CZTS薄膜太阳电池的光电转换效率达到12.6%，这主要归功于他们对前驱溶液的改进和电池结构的优化。四、现状与展望然而，目前CZTS薄膜太阳电池技术与CIGS薄膜太阳电池相比还存在一定差距，电池的实验室效率较低，柔性电池技术发展速度较慢，电池组件技术尚不成熟等，而且CZTS薄膜点还未实现商业化生产。造成上述差距的原因包括：CZTS薄膜吸收层复杂元素匹配和较窄的稳定化学势范围；相比于CIGS薄膜，CZTS薄膜的生长机理更为复杂；CZTS吸收层中缺陷种类更多，对光生载流子的复合机制更加复杂。因此通过改进吸收层制备工艺，提高CZTS薄膜成分比例的可控制；通过深入研究CZTS薄膜的生长机理，优化吸收层生长的化学反应路径；通过掺杂Se、Na等元素改善吸收层结构和电学性质，是未来进一步提高CZTS薄膜太阳电池性能需要突破的关键技术。Thankyou!参考资料：陈勤妙.微纳米化合物Cu-Zn-Sn-S光伏特性与新型薄膜太阳能电池的研