尋找高效、低成本的新型太陽能電池是至關重要的一項工作。銅銦鎵硒、碲化鎘和有機無機雜化鈣鈦礦電池分別取得了22.6%,21%和21.6%的光電轉換效率。但是CIGS和CdTe中含有貴金屬In、Ga和有毒金屬Cd。有機無機雜化鈣鈦礦電池含有有毒的Pb元素,并且非常不穩(wěn)定,這限制了其大規(guī)模的商業(yè)化應用。Sb₂S₃具有合適的禁帶寬度（1.7 eV）,高的吸收系數(shù)(10⁵ cm^-1),簡單的二元組分,易于制備,成本低和儲量豐富等特點。本文致力于利用新型的快速熱蒸發(fā)的方法制備高效穩(wěn)定的硫化銻薄膜太陽能電池。主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:（1）本文首次開發(fā)了適合Sb₂S₃薄膜沉積的RTE的方法。得到了純相、致密并且結晶性高的Sb₂S₃薄膜。通過控制晶體生長溫度和冷卻方式實現(xiàn)了大晶粒和晶體的擇優(yōu)生長。相應優(yōu)化的器件得到了3.5%的轉換效率,是傳統(tǒng)的熱蒸發(fā)制備的電池的三倍。硫化銻器件在J-V測試中沒有出現(xiàn)遲滯現(xiàn)象。同時在大氣環(huán)境下... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：130 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

太陽能電池結構和工作原理示意圖

華 中 科 技 大 學 博 士 學 位 論 文/S，S 為電池的面積。I-V 曲線中能夠得到最大矩形面積的點叫做最大功率點（M時 PMP=IMP×VMP。IMP和 VMP分別為最佳工作電流和最佳工作電壓。電池的填充是最佳工作電流和最佳工作電壓的乘積與電池短路的開路電壓和短路電流的乘比值[4]。即FF = × = × × (100%) 池的轉換效率表示入射的太陽光有多少有效的轉化為電能，定義為電池最大輸率 PMP與入射光功率 Pin之比。影響轉換效率的因素有很多，比如材料的禁帶寬度級的匹配，溫度，摻雜濃度，少數(shù)載流子壽命，pn 結的質量等都會對轉換效很大影響。PCE = = × × × （100%）

圖1-3 為不同類型太陽能電池效率發(fā)展圖[5]。從圖可知近 20 年來不同類型的太陽能電池都有了迅速的發(fā)展。下面重點介紹幾種有代表性的薄膜太陽能電池。圖 1-3 美國可再生能源實驗室世界太陽能電池效率圖（復制自網(wǎng)站[5]）1. 碲化鎘太陽能電池碲化鎘（CdTe）是屬于 II-VI 族化合物的 p 型半導體材料。CdTe 屬于直接帶隙半導體，其帶隙是 1.45 eV，在可見光范圍內(nèi)的吸收系數(shù)高達 105cm-1，只需要 2 μm的厚度就可以實現(xiàn) 99% 的光子吸收，遠遠小于 Si 太陽能電池所需要的厚度[6, 7]。碲化鎘有一個非常重要的特性，其升華溫度小于其熔點。在超過 460 ℃的高溫下，CdTe會分解成 Cd 和 Te2，升華形成的 Cd 和 Te2在低溫條件下又會重新結晶形成 CdTe

【參考文獻】：
期刊論文
[1]CIS薄膜太陽能電池Cu-In前驅膜結構相變研究[J]. 閻有花,劉迎春,方玲,趙海花,李德仁,盧志超,周少雄.  稀有金屬. 2008(02)
[2]美國太陽能工業(yè)的發(fā)展與中國太陽能工業(yè)的展望[J]. RichardWu,趙曉明.  能源工程. 2000(02)
[3]納米晶體化學太陽電池的研究[J]. 戴松元,王孔嘉,鄔欽崇,王瑜.  太陽能學報. 1997(02)



本文編號：2896907