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第十一届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：孙全震李一凡程树英福州大学物理与信息工程学院微纳器件与太阳能电池研究所

柔性CZTSSe太阳电池因其可弯折、成本低、环境友好等优点在曲面场景、可穿戴产品、太阳能汽车等领域具有广阔的应用前景。然而,低的开路电压(V)和填充因子（FF）是限制柔性CZTSSe太阳电池效率提升的重要因素。为了提高柔性器件效率,我... 详细信息

柔性CZTSSe太阳电池因其可弯折、成本低、环境友好等优点在曲面场景、可穿戴产品、太阳能汽车等领域具有广阔的应用前景。然而,低的开路电压(V)和填充因子（FF）是限制柔性CZTSSe太阳电池效率提升的重要因素。为了提高柔性器件效率,我们将安全性高、溶解度高、价格低廉的醋酸锂（LiAC）作为Li源添加剂引入到CZTSSe前驱体溶液中实现了Li掺杂,并探究了Li掺杂对CZTSSe薄膜及其器件性能的影响。研究表明,Li的引入增大了CZTSSe的晶格常数,拓宽了CZTSSe的带隙宽度（E）,增加了载流子浓度,并使CZTSSe晶界处电势发生反转。结果显示,Li掺杂的柔性CZTSSe太阳电池的界面复合显著降低,成就了9.56%的最佳效率,相比于未掺杂的柔性器件,其V和FF分别提高了13.84%和10.23%。导纳光谱测试表明,Li掺杂有效地钝化了CZTSSe中有害的Cu 缺陷。

关键词：柔性CZTSSe太阳电池 Li掺杂晶界电势

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溶液法制备Zn_(1-x)Sn_(x)O缓冲层的CZTSSe太阳电池性能优化

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福州大学学报（自然科学版） 2022年第4期50卷 490-496页

作者：林蓓蓓孙全震邓辉程树英福州大学物理与信息工程学院微纳器件与太阳电池研究所福建福州350108

为了获得环保型太阳电池,利用低成本且安全的溶液法制备Zn_(1-x)Sn_(x)O(ZTO),替代CdS缓冲层以获得无镉柔性Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)(CZTSSe)太阳电池.通过优化ZTO层厚度以调控电场和耗尽区,当ZTO层厚度为100 nm时,器件的内建电势可提升至0... 详细信息

为了获得环保型太阳电池,利用低成本且安全的溶液法制备Zn_(1-x)Sn_(x)O(ZTO),替代CdS缓冲层以获得无镉柔性Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)(CZTSSe)太阳电池.通过优化ZTO层厚度以调控电场和耗尽区,当ZTO层厚度为100 nm时,器件的内建电势可提升至0.35 V,耗尽区宽度增加至0.23μm,能更有效地收集载流子.优化后的器件具有更好的理想因子A(1.60)和更短的电荷转移寿命(26μs),这表明异质结质量得到提高且界面复合被有效抑制.最佳器件的光电转换效率(PCE)为3.0%,填充因子获得了22.7%的显著提升.

关键词：柔性CZTSSe薄膜太阳电池 Zn_(1-x)Sn_(x)O缓冲层溶液法无镉缓冲层

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缓冲层与CdS/CZTSSe界面改进提升转化效率至9%

缓冲层与CdS/CZTSSe界面改进提升转化效率至9%

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第七届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会

作者：孙全震邓辉严琼程树英福州大学物理与信息工程学院微纳器件与太阳能电池研究所

CuZnSn(S,Se)(CZTSSe)因其可调谐的带隙和地球丰富的元素成分,有望成为薄膜太阳能电池中最有前途的吸收材料之一。柔性CZTSSe太阳能电池因其在建筑一体化光伏和无人驾驶飞机系统[4]等光伏产业中的巨大优势而备受关注。最近,柔性CZTSSe... 详细信息

CuZnSn(S,Se)(CZTSSe)因其可调谐的带隙和地球丰富的元素成分,有望成为薄膜太阳能电池中最有前途的吸收材料之一。柔性CZTSSe太阳能电池因其在建筑一体化光伏和无人驾驶飞机系统[4]等光伏产业中的巨大优势而备受关注。最近,柔性CZTSSe太阳能电池的最高功率转换效率(PCE)达到了10.34%的。然而,在实际的PCE和schockly-queisser(SQ)极限效率(33%)之间仍然有很大的差距。器件性能尤其是开路电压(V)会被CZTSSe/CdS异质结界面的缺陷重组限制。因此,我们改进了沉积技术以获得无针孔的致密CdS层。高质量的CdS缓冲层通过钝化CZTSSe/CdS异质结界面缺陷,提高结层质量,器件的效率从5.7%提高到6.86%。此外,针对CdS膜的S损失,研究了沉积过程中S源浓度对缺陷的钝化作用,以提高了CdS膜的质量。在最优的S源浓度为0.68 mol/L时,柔性CZTSSe太阳能电池获得了9.05%的效率,其中V为0.44 V。系统的物理测试结果表明,S源控制明显钝化界面缺陷,有效抑制界面复合,减少载流子重组,降低V的损失。有效的CdS沉积策略有望为kesterite CZTSSe太阳能电池的发展提供新的前景。

关键词：柔性太阳能电池 CdS沉积异质结界面缺陷钝化

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面向室内应用的柔性双面CZTSSe薄膜太阳能电池

面向室内应用的柔性双面CZTSSe薄膜太阳能电池

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第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：邓辉孙全震杨志远程树英福州大学物理与信息工程学院

室内光伏发电通过吸收生活中灯光达到节能环保的目的,促进智能住宅产业的发展。绿色环保且成本低廉的柔性Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)太阳能电池在室内光伏市场具有巨大的发展潜力。由于室内光照较弱且具有多方向性,因此光伏器件结构、技... 详细信息

室内光伏发电通过吸收生活中灯光达到节能环保的目的,促进智能住宅产业的发展。绿色环保且成本低廉的柔性Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe)太阳能电池在室内光伏市场具有巨大的发展潜力。由于室内光照较弱且具有多方向性,因此光伏器件结构、技术和性能的研究不同于室外强光情况。现报导的CZTSSe双面太阳能电池是在透明导电衬底(如ITO、FTO和纳米金属)上制备的单一的吸收层,器件两面的性能显示较大差异,难以满足实际的室内需求。因此,我们结合室内应用的特点,提出室内光伏装饰一体化设想,设计了双面对称的柔性CZTSSe薄膜电池,以有效地收集室内能源。我们开发双面沉积技术在Mo箔衬底上沉积多层薄膜,以确保双面一致性并节省成本。在标准太阳光下,器件的正面和背面的效率分别为9.3%和9%。器件在弱光LED照射下能够保持优良的性能。经过数千次弯曲后,双面电池能够保持95%的转化效率。由于Mo箔是良好的导体,双面CZTSSe太阳能电池共用了同一衬底,易实现两端的并联,实现输出电流的叠加,提高面积利用率。柔性双面薄膜太阳能电池的研究有望拓展室内光伏新的应用领域。

关键词：室内光伏双面太阳能电池 CZTSSe 柔性

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通过饱和硒氛围硒化吸收层使柔性CZTSSe电池效率超过10%

通过饱和硒氛围硒化吸收层使柔性CZTSSe电池效率超过10%

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第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：谢暐昊孙全震邓辉程树英福州大学

柔性CZTSSe太阳能电池因其无毒、廉价、可柔性等优点在光伏领域中备受关注。目前,柔性CZTSSe太阳能电池的最高转换效率(PCE)与Schockly-Queisser极限效率依然存在很大差距,其中器件的开路电压(V)损耗是效率不理想的重要原因。通过高温... 详细信息

柔性CZTSSe太阳能电池因其无毒、廉价、可柔性等优点在光伏领域中备受关注。目前,柔性CZTSSe太阳能电池的最高转换效率(PCE)与Schockly-Queisser极限效率依然存在很大差距,其中器件的开路电压(V)损耗是效率不理想的重要原因。通过高温硒化制备CZTSSe吸收层是制备高转化效率CZTSSe太阳能电池的常见方法,然而高温硒化过程会使得CZTSSe出现Zn、Sn逸散等问题[2],同时过量的Se/S比使CZTSSe带隙收窄,进而使CZTSSe太阳能电池的V进一步降低[3]。因此,我们改进了CZTSSe的硒化策略,使用了预蒸发硒化方法:以低温度将硒预蒸发一定的时间,之后快速升温至高温,在硒化反应开始时就提供了充足饱和的硒蒸汽氛围,这使得硒对CZTSSe结晶的促进作用进一步提升。使用预蒸发硒化方法,我们制备了基于柔性钼箔衬底的CZTSSe吸收层,进而制备出的柔性CZTSSe器件的V由435mV提升至463mV,而PCE由8.96%提升至10.24%。系统的物理测试表明,使用预蒸发硒化方法制备的CZTSSe吸收层的硒硫比得到了控制,吸收层同时保持了优秀的结晶质量,所制备的器件在短路电流保持的情况下,开路电压的损失得到良好的控制。蒸发硒化方法为制备高效率的柔性CZTSSe太阳能电池提供了新的策略。

关键词：柔性太阳能电池 CZTSSe 硒化

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优化器件结构提高柔性CZTSSe太阳电池性能的策略

优化器件结构提高柔性CZTSSe太阳电池性能的策略

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第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：孙全震谢暐昊严琼邓辉程树英福州大学

柔性CuZnSn(S,Se) (CZTSSe)太阳能电池因其可以卷曲、可实现便携式穿戴功能等优点有望拓宽太阳能电池的应用。器件的填充因子(FF)不高是影响CZTSSe太阳电池效率的一个重要因素,尤其是柔性器件,在其制备过程中衬底的柔性特点对器件的FF... 详细信息

柔性CuZnSn(S,Se) (CZTSSe)太阳能电池因其可以卷曲、可实现便携式穿戴功能等优点有望拓宽太阳能电池的应用。器件的填充因子(FF)不高是影响CZTSSe太阳电池效率的一个重要因素,尤其是柔性器件,在其制备过程中衬底的柔性特点对器件的FF有很大影响。串联电阻(Rs)是FF损耗的主要来源之一[4]。因此,我们提出了一种新的器件结构Mo/CZTSSe/CdS/ITO(TypeⅡ)以代替常用的结构Mo/CZTSSe/CdS/ITO (TypeⅠ),以降低器件的Rs,器件效率由8.37%提高到9.19%,其中器件的FF提高了10.15%。系统的物理测试结果显示,TypeⅡ结构的器件具有更低的串联电阻,并联电导,二极管理想因子。这表明,基于TypeⅡ结构器件的异质结界面的质量有了明显的提高,结界面复合得到有效控制。这种新型的器件结构,简化了柔性CZTSSe太阳电池的工艺流程,同时为提升kesterite CZTSSe太阳能电池的性能提供新的视角。

关键词：柔性CZTSSe太阳能电池填充因子串联电阻并联电导二极管理想因子

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双阳离子掺杂的CZTSSe薄膜太阳电池

双阳离子掺杂的CZTSSe薄膜太阳电池

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第七届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会

作者：严琼余雪孙全震杨志远程树英福州大学物理与信息工程学院微纳器件与太阳电池研究所

CZTSSe太阳电池因Cu、Zn、Sn阳离子紊乱和体相缺陷的存在,抑制其效率的提升。通过微量Ag取代Cu,可减少Cu反位缺陷,降低开压损耗;微量In取代Sn,可形成In Sn浅能级缺陷,降低与Sn相关的深能级缺陷,改善载流子传输,提升电池的短路电流密度... 详细信息

CZTSSe太阳电池因Cu、Zn、Sn阳离子紊乱和体相缺陷的存在,抑制其效率的提升。通过微量Ag取代Cu,可减少Cu反位缺陷,降低开压损耗;微量In取代Sn,可形成In Sn浅能级缺陷,降低与Sn相关的深能级缺陷,改善载流子传输,提升电池的短路电流密度。因此本实验研究Ag&In共掺杂的CZTSSe太阳电池,发挥双阳离子掺杂的协同作用。本实验研究两种掺杂方式:Ag&In扩散共掺杂和Ag&In均匀共掺杂。研究表明,Ag&In共掺杂可促进CZTSSe薄膜的结晶,晶粒尺寸明显增大,扩散共掺杂薄膜比均匀共掺杂薄膜表面晶粒更加致密,没有空洞和孔隙的存在。扩散共掺杂的CZTSSe太阳电池效率为8.07%,高于均匀共掺杂(7.30%)和未掺杂的CZTSSe太阳电池(6.24%)。扩散共掺杂的器件开路电压显著提升,从400 mV(未掺杂)提高至431 mV,短路电流密度从27.48 mA/cm2(未掺杂)提高至30.09 mA/cm,这是由于In掺杂有效提高了吸收层的载流子迁移率。

关键词： CZTSSe Ag&In共掺杂开路电压

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掺氧调节MoSe2能带改善柔性CZTSSe太阳电池性能

掺氧调节MoSe2能带改善柔性CZTSSe太阳电池性能

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第七届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会

作者：程树英张彩霞邓辉杨志远严琼孙全震福州大学物理与信息工程学院微纳米器件与太阳能电池研究所

自2014年至今,CZTSSe电池进入瓶颈期,光电转换效率一直无法超越12.6%。有几个阻碍CZTSSe太阳能电池效率进一步提高的因素,其中之一是背电极Mo与Se反应形成MoSe

关键词：锌黄锡矿 CZTSSe 太阳电池柔性 MoSe2 氧化钼

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基于无镉缓冲层Zn1-xSnxO的柔性CZTSSe太阳能电池

基于无镉缓冲层Zn1-xSnxO的柔性CZTSSe太阳能电池

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第八届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：林蓓蓓唐建龙孙全震邓辉吴炯桦程树英福州大学

高效、廉价、环保、便携的太阳能电池是未来发展的重要方向。从实际应用角度出发,柔性铜锌锡硫硒(CZTSSe)太阳能电池具有材质轻柔,功率质量比高等优点,可望扩展太阳能电池的应用领域。然而目前柔性CZTSSe太阳能电池的缓冲层主要以水浴... 详细信息

高效、廉价、环保、便携的太阳能电池是未来发展的重要方向。从实际应用角度出发,柔性铜锌锡硫硒(CZTSSe)太阳能电池具有材质轻柔,功率质量比高等优点,可望扩展太阳能电池的应用领域。然而目前柔性CZTSSe太阳能电池的缓冲层主要以水浴法沉积CdS为主[1],其中金属镉对环境危害极大,以及沉积过程产生的危险废物和副产品需要特殊的废物处理。并且CZTSSe/CdS界面通常存在不合适的导带偏移值,硫化镉的带隙较小,因此,人们迫切需要找到一种可以替代CdS的无镉缓冲层材料以适应未来工业化的生产需要。迄今为止,对于CZTSSe,ZnSn O(ZTO)已被证明是最有前途的替代缓冲材料[2]。因为Zn、Sn元素廉价且比Cd更加安全环保,同时Zn-Sn-O具有N型材料的特征,具有高的光学透射率,沉积方式多样,并且带隙在3.2 eV-3.7 eV范围内可调。本实验研究中采用低成本、可大规模制备的溶液法制备缓冲层,制备出均匀并且较高透过率的ZnSn O(ZTO)薄膜后,在柔性衬底上制备CZTSSe/ZTO太阳能电池,通过优化退火温度,退火时间,缓冲层厚度,制备出效率为3.01%的柔性CZTSSe太阳能电池,其开路电压为0.283V,短路电流密度为24.17mA/cm2,填充因子为43.92%,因而初步实现低成本、高柔性、无镉环保型应用。

关键词：柔性CZTSSe太阳能电池无镉缓冲层Zn1-xSnxO 溶液法

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Li&Na共掺杂的柔性CZTSSe太阳电池

Li&Na共掺杂的柔性CZTSSe太阳电池

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第十届新型太阳能材料科学与技术学术研讨会

作者：孙全震谢暐昊李一凡程树英福州大学物理与信息工程学院微纳器件与太阳能电池研究所

轻质的柔性薄膜太阳能电池在限制重量的地方、曲面、可穿戴和便携式电子产品、太阳能汽车等方面显示出巨大的应用潜力。CuZnSn(S,Se) (CZTSSe)材料因其成本低、组成元素储量丰富且环保、结构稳定,吸光系数高等优点,成为极具潜力的柔性... 详细信息

轻质的柔性薄膜太阳能电池在限制重量的地方、曲面、可穿戴和便携式电子产品、太阳能汽车等方面显示出巨大的应用潜力。CuZnSn(S,Se) (CZTSSe)材料因其成本低、组成元素储量丰富且环保、结构稳定,吸光系数高等优点,成为极具潜力的柔性太阳电池的吸收材料。大的开路电压损耗(V)是影响柔性CZTSSe太阳电池效率的重要因素。此外,柔性衬底中无Na元素也是柔性CZTSSe太阳能电池效率不高的一个原因。因此,我们提出了Li&Na共掺杂的方案来抑制CZTSSe中的缺陷并降低V。研究表明,Li&Na共掺杂后,Cu 反位缺陷被抑制,载流子浓度被提高,V被降低。最终,我们获得了功率转换效率(PCE)为10.53%的柔性CZTSSe太阳能电池,经福建计量科学院认证PCE为10.12%。此外,我们还成功制备了PCE为9.41%的大面积(有效面积为2.38 cm)柔性CZTSSe太阳电池。

关键词：柔性太阳能电池 Cu2ZnSn(S,Se)4 开路电压损耗 Li&Na共掺杂大面积柔性器件

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