瑞典科学家开发了一种宽禁带 ACIGS 太阳能电池，能增加吸收体的带隙能量

2022-06-10 08:51:57  信息编号：K220032  浏览次数：115

瑞典乌普萨拉大学的研究人员制造了一种银合金铜、铟、镓和硒 (ACIGS) 薄膜太阳能电池，该电池依赖于氧化铟锡(ITO) 透明背触点或氢掺杂氧化铟 (IOH)。

该研究的通讯作者 Jan Keller 表示，该电池可用作四端串联设备中的顶部电池。对于两端配置，带隙太低了。为此，需要至少 1.55 eV 的带隙。

科学家们使用三阶段共蒸发技术和高温吸收器沉积工艺建造了电池。他们还使用硫化镉(CdS) 作为缓冲层、厚度为 180/310 nm 的 ITO 和 IOH 触点，以及银合金化以增加吸收体带隙能量。

作为传统的透明背接触 (TBC)，ITO 接触可能会导致在 TBC/吸收体界面处形成氧化镓 (GaO x )，这对电池的填充因子是不利的。Keller 强调说，ITO 形成与 IOH 相似量的 GaOx。同时发现，对氟化钠 (NaF) 供应进行微调，以及使用化学计量吸收剂成分，可以实现高填充因子值，并且最有可能减轻 GaOx 的形成。

根据辉光放电光学发射光谱 (GDOES) 测量，本研究中使用的 ITO 薄膜有效地阻止了钠 (Na) 从基板扩散。研究人员指出 ACIGS 太阳能提高钠敏感性的原因细胞仍然不清楚。

带隙为 1.44 eV 且带有 ITO 触点的 ACIGS 电池实现了 10.4% 的功率转换效率、817 mV 的开路电压、19.3 mA cm 2的短路电流和 63.4 的填充因子%。具有 IOH 触点的相同器件的效率为 12.0%，开路电压为 835 mV，短路电流为 22.1 mA cm 2，填充因子为 65.2%。

作为比较，具有 ITO 触点的无银参考 CIGS 电池的功率转换效率为 11.2%，开路电压为 828 mV，短路电流为 19.8 mA cm 2，填充因子为 68.0%。具有 IOH 触点的相同器件的效率为 10.5%，开路电压为 828 mV，短路电流为 18.6 mA cm 2，填充因子为 67.9%。

学者们表示，具有 IOH 背接触的最佳电池的效率可达到 12%。这是 TBC 上宽间隙黄铜矿太阳能电池的最高报告值。此外，由于 IOH 的自由电荷载流子吸收 (FCA) 可忽略不计（比较图6），并且没有中间层来改善触点的电子特性，因此可以实现非常高的红外透明度。

我们计划在未来尝试以超级结构制造这些设备，这需要使用热稳定的缓冲层。通过这种方式，只需要一块玻璃板，这将降低最终模块的成本。Keller 进一步解释说，并补充说，要帮助设备达到商业成熟度，需要高达 18% 的效率。

研究人员在RRL Solar上发表的论文“具有基于氧化铟的透明背接触的宽间隙黄铜矿太阳能电池”中介绍了该电池。