Si衬底Cu_(2)ZnSnS_(4)太阳能电池的数值分析

作     者：刘辉城 许佳雄 林俊辉 Liu Hui-Cheng;Xu Jia-Xiong;Lin Jun-Hui

作者机构：广东工业大学材料与能源学院广州510006 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2021年第70卷第10期

页      面：340-348页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0704[理学-天文学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(批准号:61504029) 广东省科技计划(批准号:2017A010104017)资助的课题. 

主　　题：Cu_(2)ZnSnS_(4) Si 背电极 光伏特性 

摘      要：在Si衬底上制备的Cu_(2)ZnSnS_(4)(CZTS)太阳能电池具有CZTS与Si衬底的晶格失配低的优点,但目前其转换效率仍较低.本文采用异质结太阳能电池仿真软件Afors-het对Si衬底CZTS太阳能电池进行数值计算.对现有的p-CZTS/n-Si太阳能电池的计算结果表明,在该电池结构中p-CZTS和n-Si分别起窗口层和吸收层的作用,但p-CZTS具有高光吸收系数,使大部分入射光无法透过p-CZTS层进而被n-Si吸收,限制了电池的转换效率.本文提出以p-Si作为衬底的n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-CZTS/p-Si太阳能电池结构.计算得到的p-CZTS/p-Si结构的暗态电流密度-电压(J–V)特性曲线均为线性曲线,表明p-CZTS与p-Si为欧姆接触以及p-Si作为p-CZTS的背电极的可行性.进一步计算了p-Si的厚度与掺杂浓度、p-CZTS的厚度与掺杂浓度对n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-CZTS/p-Si太阳能电池光伏特性的影响,在不考虑寄生串并联电阻效应和缺陷态的理想情况下,电池的最高转换效率为28.41%.本文计算结果表明,n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-CZTS/p-Si太阳能电池可解决现有p-CZTS/n-Si结构存在的问题,是一种合适的Si衬底CZTS太阳能电池结构.