共溅射法制备Zn元素梯度分布Cu2ZnSnS4薄膜

• 作者: 刘晓鹏 李晓亮 王吉宁 米菁 赵佳斌
• 来源期刊: 稀有金属
• 学科: 工学
• 关键词: Cu2ZnSnS4薄膜 元素梯度 梯度带隙结构 共溅射
• 年，卷（期）: 2018,（12）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 1281-1286
• 页数: 6页
• 分类号: TK91
• 语种: 中文
• DOI: 10.13373/j.cnki.cjrm.XY18030015

摘要

Cu(In,Ga) Se2(CIGS)薄膜太阳能电池目前普遍采用具有In,Ga元素梯度的吸收层薄膜,这是由于吸收层中金属元素的梯度分布,使得吸收层形成梯度带隙结构,该结构会降低吸收层体内以及界面处的载流子再复合速率,有效提高电池的短路电流(Jsc),同时,宽带隙结构也有利于提升开路电压(Voc).Cu2ZnSnS4(CZTS)是CIGS的优选替代材料,且CZTS薄膜电池与CIGS具有相似的结构,所以构建梯度结构可作为优化CZTS电池性能的有效手段,但是目前具有元素梯度的CZTS薄膜太阳能电池的报道仍极为匮乏.已有研究表明,CZTS的晶体结构对化学计量比有一定的容忍性,CZTS中金属元素含量的变化能影响材料的禁带宽度,这为梯度带隙结构CZTS薄膜的制备提供了可能性.鉴于此,本研究采用共溅射技术,通过控制靶材的溅射功率渐变来实现薄膜中金属元素的梯度分布,最终制备出具有元素梯度的CZTS吸收层薄膜.整个过程既不引入额外元素,工艺又相对简单可控,具有较强的可行性.