Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

作     者：陈新亮 陈莉 周忠信 赵颖 张晓丹 Chen Xin-Liang;Chen Li;Zhou Zhong-Xin;Zhao Ying;Zhang Xiao-Dan

作者机构：南开大学、光电子薄膜器件与技术研究所、光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室天津300071 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2018年第67卷第11期

页      面：22-32页

核心收录：

学科分类：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] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(批准号：2011CBA00706 2011CBA00707)和天津市重点自然科学基金(批准号：13JCZDJC26900)资助的课题. 

主　　题：Cu2O/ZnO 缓冲层 异质结 太阳电池 

摘      要：介绍了近年来低成本Cu_2O/ZnO氧化物异质结太阳电池方面的研究进展.应用于光伏器件的吸收层材料Cu_2O是直接带隙半导体材料,天然呈现p型;其原材料丰富,且对环境友好.Cu_2O/ZnO异质结太阳电池结构主要有平面结构和纳米线/纳米棒结构.纳米结构的Cu_2O太阳电池提高了器件的电荷收集作用;通过热氧化Cu片技术获得的具有大晶粒尺寸平面结构Cu_2O吸收层在Cu_2O/ZnO太阳电池应用中展现出了高质量特性.界面缓冲层(如i-ZnO,a-ZTO,Ga_2O_3等)和背表面电场(如p^+-Cu_2O层等)可有效地提高界面处能级匹配和增强载流子输运.10 nm厚度的Ga_2O_3提供了近理想的导带失配,减少了界面复合;Ga_2O_3非常适合作为界面层,其能够有效地提高Cu_2O基太阳电池的开路电压V_(oc)(可达到1.2 V)和光电转换效率.p^+-Cu_2O(如Cu_2O:N和Cu_2O:Na)能够减少器件中背接触电阻和形成电子反射的背表面电场(抑制电子在界面处复合).利用p型Na掺杂Cu_2O(Cu_2O:Na)作为吸收层和Zn_(1-x)Ge_x-O作为n型缓冲层,Cu_2O异质结太阳电池(器件结构:MgF_2/ZnO:Al/Zn_(0.38)Ge_(0.62)-O/Cu_2O:Na)光电转换效率达8.1%.氧化物异质结太阳电池在光伏领域展现出极大的发展潜力.