硒化亚锗异质结太阳电池模拟研究

作     者：肖友鹏 王怀平 冯林 Xiao You-Peng;Wang Huai-Ping;Feng Lin

作者机构：东华理工大学核技术应用教育部工程研究中心南昌330013 东华理工大学机械与电子工程学院南昌330013 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2023年第72卷第24期

页      面：332-342页

核心收录：

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 0817[工学-化学工程与技术] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0703[理学-化学] 

基　　金：东华理工大学博士科研启动基金(批准号:DHBK2019170) 江西省科技厅重点研发项目(批准号:20203BBE53030)资助的课题 

主　　题：硒化亚锗 二氧化钛 氧化亚铜 太阳电池 模拟 

摘      要：薄膜太阳电池技术中研究的热点之一是寻找能够替代碲化镉和铜铟镓硒的吸收层材料,近来具有优异材料和光电特性的硒化亚锗(germanium selenide,GeSe)进入了科研人员的视野.影响异质结太阳电池性能的主要是各功能层材料的材料特性和构筑的器件结构以及结构中异质结界面处的界面特性.本文以GeSe为吸收层,配备了性能稳定的无机材料TiO_(2)和Cu_(2)O分别作为太阳电池的电子输运层和空穴输运层,构筑了结构为FTO/TiO_(2)/GeSe/Cu_(2)O/Metal的异质结太阳电池.选用TiO_(2)和Cu_(2)O作为载流子输运层是因为两者分别与吸收层GeSe形成小的尖峰状的导带带阶和价带带阶,不会妨碍多子输运的同时能有效抑制界面处载流子的复合.接着利用wxAMPS软件模拟分析了有关功能层材料参数和异质结界面特性以及工作温度对太阳电池性能参数的影响,结合实际应用选定相关材料参数,优化后300 K温度下GeSe异质结太阳电池的开路电压Voc为0.752 V,短路电流Jsc为40.71 mA·cm^(-2),填充因子FF为82.89%,转换效率η为25.39%.研究结果表明结构为FTO/TiO_(2)/GeSe/Cu_(2)O/Au的太阳电池有成为高效、低毒和低成本的太阳电池的潜力,同时模拟分析也为设计和制备异质结太阳电池提供一定借鉴.