CZTS薄膜太阳能电池介绍PPT
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薄膜太阳能电池研究与发展现状答辩PPT
3.2 构
主要结
1、单层结构
2、双层结构 3、体相异质结
第四章.现状和前景
4.1 薄膜太阳能电池的发展现状
4.2 薄膜太阳能电池的发展前景
4.1 薄膜太阳能电池的发展现状
当前大规模产业化的薄膜硅太阳能电池转换效率只有 5%-7%，是晶体硅太阳能电池组件的一半左右，这在一定程 度上限制了它的应用范围，也增加了光伏系统的成本。为 了最终实现光伏发电的平价上网。 而近年来，以GaAs、GaSb、GaInP、CuInSe2、CdS 和 CdTe 等为代表的新型多元化合物薄膜太阳能电池，取得了 较高的光电转换效率，GaAs 电池的最高实验室转换效率目 前已经达到30％。 因此提高提高薄膜硅太阳能电池对光的吸收，如提高进 入电池的入射光量；拓宽电池对太阳光谱的响应范围；提 高电池的开路电压尤其是微晶硅薄膜太阳能电池（µc-Si） 的开路电压；抑制非晶硅薄膜太阳能电池（a-Si）的光致 衰退效应等，都提高了薄膜太阳能电池的转换效率。
1.3 薄膜太阳能电池概述
目前光电薄膜材料也很丰富，这些材料主要包 括：Ge和si单晶以及以它们为基的掺杂体；化合物半 导体有：CdS（硫化镉）、CaSe(硒化钙)、CdTe（碲 化镉），ZnSe（硒化锌）、HgS（硒化汞）、HgTe （碲化汞），PbS（硫化铅），PbSe（硒化铅）、InP （磷化铟）、InAs（砷化铟），InSb（锑化铟）、 GaAs（砷化镓），GaSb（锑化嫁）等。 目前薄膜太阳能电池按材料可分为硅薄膜型、 化合物半导体薄膜型和有机薄膜型。
第三章：结构和原理
3.1
3.2
基本原理
主要结构
3.1 • 基本原理
在光(包括不可见光)的照射下，物体发射电子的现 象即使物质发生某些电性质的变化，就称为光电效应。 光电效应主要有光电导效应、光生伏特效应和光电子发 射效应3种。 利用光伏效应原理不仅可以制作探测光信号的光电 转化元件，还可以制造光电池——薄膜太阳能电池。 随着世界能源的紧缺，薄膜太阳能电池作为一种 光电功能薄膜，可以有效地解决能源短缺问题，而且它 无污染，易于大面积推广。
《太阳能电池的特性》课件
电能通过外部电路输出，供用户使用 。
转换
光生电效应将光能转换为电能，产生 电压和电流。太阳能电池的效率Fra bibliotek0102
03
最大功率点跟踪
太阳能电池的输出功率随 光照强度和温度变化，通 过最大功率点跟踪技术可 实现最大效率输出。
温度影响
随着温度升高，太阳能电 池的效率降低，因此需要 采取散热措施。
光照强度影响
扶贫项目
光伏电站的建设可以帮助贫困地区发 展可再生能源产业，增加就业机会， 促进当地经济发展。
06 结论
太阳能电池的重要地位
太阳能电池是可再生能源的重要来源 ，具有可持续性和环保性。
随着全球能源需求的不断增长，太阳 能电池在满足能源需求和减缓环境污 染方面发挥着越来越重要的作用。
对未来能源发展的影响
总结词
太阳能电池能够持续使用的年数
详细描述
寿命是衡量太阳能电池耐用性的重要指标。长寿命的太阳能电池能够提供更长时间的无维护电力供应 ，减少更换和维护成本。
04 太阳能电池的优势与局限 性
优势
可持续能源
太阳能是一种永不枯竭 的能源，只要有太阳，
就可以持续发电。
环保
太阳能电池不产生任何 污染物，不会排放有害 气体，是一种绿色、清
商业用太阳能电池板
商业建筑
商业建筑如商场、办公楼等可以利用太阳能电池板发电，降 低能源成本，同时也有利于环保。
交通设施
交通设施如公交车站、高速公路服务区等可以利用太阳能电 池板供电，提供照明、广告牌等用电需求。
光伏电站
大规模发电
光伏电站利用大面积的太阳能电池板 ，集中发电并接入国家电网，是国家 可再生能源发展战略的重要组成部分 。
太阳能电池ppt
太阳能电池ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 太阳能电池概述 • 太阳能电池的技术发展 • 太阳能电池的应用领域 • 太阳能电池的优缺点分析 • 太阳能电池的未来发展趋势 • 太阳能电池的案例分析
01
太阳能电池概述
太阳能电池的定义
1
太阳能电池是一种利用太阳光照射在半导体材 料上产生电流的装置。
详细描述
该公司的钙钛矿太阳能电池采用了新型材料和结构设 计，具有高效、色彩可调、可定制等优点。这些优点 使得钙钛矿太阳能电池可以方便地应用于建筑领域， 为建筑物的能源供应和外观美化提供了重要的技术支 持。同时，该公司的钙钛矿太阳能电池还具有较高的 光电转换效率和长寿命的优点，可以为建筑物提供持 久稳定的能源供应。
自行车、摩托车等小型交通工具
太阳能电池板也可以为自行车、摩托车等小型交通工具提供电力，方便用户在户 外或没有电源的情况下使用。
04
太阳能电池的优缺点分析
优点分析
环保
太阳能电池使用太阳能作为能源，无需燃 烧化石燃料，从而减少对环境的污染。
节能
太阳能电池能够有效地利用太阳能，将其 转化为电能，从而节省能源。
制造工艺简单
01
薄膜太阳能电池采用薄膜技术制造，生产过程简单，能耗低。
轻便灵活
02
薄膜太阳能电池具有轻便灵活的特点，适用于移动设备和曲面
结构。
转化效率低
03
由于薄膜太阳能电池的厚度较薄，其光电转换效率相对较低。
多结太阳能电池
高转换效率
多结太阳能电池采用多个结结 构，能够充分利用太阳光谱，
提高光电转换效率。
详细描述
该公司的薄膜太阳能电池采用了先进的材料和制造技术，具有轻便、可弯曲、高效等优点。这些优点使得薄膜 太阳能电池可以方便地应用于手机、平板电脑、可穿戴设备等移动设备领域。同时，该公司的薄膜太阳能电池 还具有较高的光电转换效率和可靠的稳定性，可以为移动设备提供持续稳定的能源供应。
xx年xx月xx日
contents
目录
• 太阳能电池概述 • 太阳能电池的技术发展 • 太阳能电池的应用领域 • 太阳能电池的优缺点分析 • 太阳能电池的未来发展趋势 • 太阳能电池的案例分析
01
太阳能电池概述
太阳能电池的定义
1
太阳能电池是一种利用太阳光照射在半导体材 料上产生电流的装置。
详细描述
该公司的钙钛矿太阳能电池采用了新型材料和结构设 计，具有高效、色彩可调、可定制等优点。这些优点 使得钙钛矿太阳能电池可以方便地应用于建筑领域， 为建筑物的能源供应和外观美化提供了重要的技术支 持。同时，该公司的钙钛矿太阳能电池还具有较高的 光电转换效率和长寿命的优点，可以为建筑物提供持 久稳定的能源供应。
自行车、摩托车等小型交通工具
太阳能电池板也可以为自行车、摩托车等小型交通工具提供电力，方便用户在户 外或没有电源的情况下使用。
04
太阳能电池的优缺点分析
优点分析
环保
太阳能电池使用太阳能作为能源，无需燃 烧化石燃料，从而减少对环境的污染。
节能
太阳能电池能够有效地利用太阳能，将其 转化为电能，从而节省能源。
制造工艺简单
01
薄膜太阳能电池采用薄膜技术制造，生产过程简单，能耗低。
轻便灵活
02
薄膜太阳能电池具有轻便灵活的特点，适用于移动设备和曲面
结构。
转化效率低
03
由于薄膜太阳能电池的厚度较薄，其光电转换效率相对较低。
多结太阳能电池
高转换效率
多结太阳能电池采用多个结结 构，能够充分利用太阳光谱，
提高光电转换效率。
详细描述
该公司的薄膜太阳能电池采用了先进的材料和制造技术，具有轻便、可弯曲、高效等优点。这些优点使得薄膜 太阳能电池可以方便地应用于手机、平板电脑、可穿戴设备等移动设备领域。同时，该公司的薄膜太阳能电池 还具有较高的光电转换效率和可靠的稳定性，可以为移动设备提供持续稳定的能源供应。
有机聚合物薄膜太阳能电池PPT共35页
有机聚合物薄膜太阳能电池
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
Hale Waihona Puke
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
Hale Waihona Puke
太阳电池中的薄膜技术与材料 ppt课件
掺硼形成P区，掺磷形成n区，i为非杂质或轻掺杂的本征 层(因为非掺杂的a-Si是弱n型)。重掺杂的p、n区在电池 内部形成内建电场，以收集电荷。同时两者可与导电电极 形成欧姆接触，为外部提供电功率。i区是光敏区，此区 中光生电子、空穴是光伏电力的源泉。
PPT课件
17
表面电极采用光透射性好的透明导电氧化物（TCO），在薄膜硅 太阳电池中，为获得高的光电流，需要从受光面入射的光及从背面电 极反射的光封闭在i型区，为了实现这种光封闭技术通常采用亚微米 级凹凸（又称为表面绒毛化），并被TCO包覆的基板，抑制反射和增 加光吸收效果。
磁控溅射（MS ）
物理气相沉积（PVD）
硅
基
分子束外延（MBE）
薄
膜
的
制
备
等离子体增强化学气相沉积（PECVD） √
方
法 化学气相沉积（CVD） 射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）
热丝化学气相沉积（HWCVD）
PPT课件
11
制作薄膜硅最具代表性的制膜法是等离子增强化学气相沉积，反 应室中导入硅烷与氢气，使用射频电源产生等离子体，通过匹配器向 单侧电极（负极）供电，另一侧电极接地，基板被加热到200℃左右。
PPT课件
14
2.4 薄膜硅太阳能电池基本结构
PPT课件
15
上衬底型：可以采用激光加工，易实现大面积，集成化， 模组化的太阳电池。
下衬底型：基板选择性高，不透光而反射率高更好。
共同点：都需要用到p-i-n结作为最基本结构。
PPT课件
16
p-i-n 结
由于a-Si(非晶硅)多缺陷的特点，a-Si的p-n结是不稳定 的，而且光照时光电导不明显，几乎没有有效的电荷收集。 所以，a-Si太阳能电池基本结构不是p-n结而是p-i-n结。
PPT课件
17
表面电极采用光透射性好的透明导电氧化物（TCO），在薄膜硅 太阳电池中，为获得高的光电流，需要从受光面入射的光及从背面电 极反射的光封闭在i型区，为了实现这种光封闭技术通常采用亚微米 级凹凸（又称为表面绒毛化），并被TCO包覆的基板，抑制反射和增 加光吸收效果。
磁控溅射（MS ）
物理气相沉积（PVD）
硅
基
分子束外延（MBE）
薄
膜
的
制
备
等离子体增强化学气相沉积（PECVD） √
方
法 化学气相沉积（CVD） 射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）
热丝化学气相沉积（HWCVD）
PPT课件
11
制作薄膜硅最具代表性的制膜法是等离子增强化学气相沉积，反 应室中导入硅烷与氢气，使用射频电源产生等离子体，通过匹配器向 单侧电极（负极）供电，另一侧电极接地，基板被加热到200℃左右。
PPT课件
14
2.4 薄膜硅太阳能电池基本结构
PPT课件
15
上衬底型：可以采用激光加工，易实现大面积，集成化， 模组化的太阳电池。
下衬底型：基板选择性高，不透光而反射率高更好。
共同点：都需要用到p-i-n结作为最基本结构。
PPT课件
16
p-i-n 结
由于a-Si(非晶硅)多缺陷的特点，a-Si的p-n结是不稳定 的，而且光照时光电导不明显，几乎没有有效的电荷收集。 所以，a-Si太阳能电池基本结构不是p-n结而是p-i-n结。
太阳能电池简介ppt
。
太阳能-电能转换
举例
三、太阳能电池的分类简介
• （1）硅太阳能电池 • （2）多晶体薄膜电池 • （3）有机聚合物电池 • （4）有机薄膜电池 • （5）纳米晶电池 • （6）染料敏化电池 • （7）塑料电池
硅太阳能电池板
据Dataquest-迪讯（美国著
名信息分析公司）
的统计内容显示：现在全
世界共有136 个国家投入
普及运用太阳能电池的热
潮中,其中有95 个国家正
在大规模地进行太阳能电
池的研制开发,积极生产
各种相关的节能新产品。
以后几年里,全球有将近
上万厂商向市面给予光电
池和以光电池为电源的产
品
。
1.硅太阳能电池工作原理与结构图
右图中，正电荷表示硅 原子，负电荷表示围绕在硅原 子旁边得四个电子。
目前，世界上太阳电池的实验室效率最高水 平为： 单晶硅电池24％（4cm2)，
多晶硅电池18.6％（4cm2）， InGaP／GaAs双结电池30．28％（A％， 硅带电池14．6％， 二氧化钛有机纳米电池10．96％。
• 80年代中期，先后引进了5条单晶硅和1 条非晶硅太阳电池生产设备，年生产能力 猛增到4.5MW，销售价格从1980年的80元 /W降到40元/W左右。
• 2000年开始，由于受到国际大环境的影 响和国际/政府项目的启动及市场的拉动， 各地的光伏企业迅速发展，生产能力达到 了100MW， 2002年产量约为20MW， 2003 年底累计安装了55MW。
当硅晶体中掺入其他得杂 质，如硼、磷等，当掺入硼时 ，硅晶体中就能存在着一个空 穴，它得形成可以参照下面的
图片。
左图中，正电荷表示硅原子， 负电荷表示围绕在硅原子旁边得四个 电子。而黄色得表示掺入得硼原子， 这原因是硼原子附近必须3个电子， 因 此就能导 致入图所示得蓝色得空 穴，这空穴这原因是没有电子而变得 非常不稳定，容易吸收电子而中和，
太阳能-电能转换
举例
三、太阳能电池的分类简介
• （1）硅太阳能电池 • （2）多晶体薄膜电池 • （3）有机聚合物电池 • （4）有机薄膜电池 • （5）纳米晶电池 • （6）染料敏化电池 • （7）塑料电池
硅太阳能电池板
据Dataquest-迪讯（美国著
名信息分析公司）
的统计内容显示：现在全
世界共有136 个国家投入
普及运用太阳能电池的热
潮中,其中有95 个国家正
在大规模地进行太阳能电
池的研制开发,积极生产
各种相关的节能新产品。
以后几年里,全球有将近
上万厂商向市面给予光电
池和以光电池为电源的产
品
。
1.硅太阳能电池工作原理与结构图
右图中，正电荷表示硅 原子，负电荷表示围绕在硅原 子旁边得四个电子。
目前，世界上太阳电池的实验室效率最高水 平为： 单晶硅电池24％（4cm2)，
多晶硅电池18.6％（4cm2）， InGaP／GaAs双结电池30．28％（A％， 硅带电池14．6％， 二氧化钛有机纳米电池10．96％。
• 80年代中期，先后引进了5条单晶硅和1 条非晶硅太阳电池生产设备，年生产能力 猛增到4.5MW，销售价格从1980年的80元 /W降到40元/W左右。
• 2000年开始，由于受到国际大环境的影 响和国际/政府项目的启动及市场的拉动， 各地的光伏企业迅速发展，生产能力达到 了100MW， 2002年产量约为20MW， 2003 年底累计安装了55MW。
当硅晶体中掺入其他得杂 质，如硼、磷等，当掺入硼时 ，硅晶体中就能存在着一个空 穴，它得形成可以参照下面的
图片。
左图中，正电荷表示硅原子， 负电荷表示围绕在硅原子旁边得四个 电子。而黄色得表示掺入得硼原子， 这原因是硼原子附近必须3个电子， 因 此就能导 致入图所示得蓝色得空 穴，这空穴这原因是没有电子而变得 非常不稳定，容易吸收电子而中和，
《太阳能电池》课件
交通工具用电
太阳能汽车
利用太阳能电池板为电动汽车提供动力，减少对传统能源的依赖。
太阳能飞机
在飞机上安装太阳能电池板，为飞机提供辅助动力，减少燃油消耗。
04
太阳能电池的优缺点
优点
环保性
太阳能电池利用太阳能 进行发电，不产生任何 污染物，对环境友好。
可持续性
太阳能资源丰富，且可 再生，使用太阳能电池 有助于实现能源的可持
多元化应用
除了家庭和工业应用外，太阳 能电池在交通、航空航天等领
域的应用也将得到拓展。
05
太阳能电池的制造与维护
制造过程
制造流程
制造设备
从原材料的选取、加工、组装到成品 测试，太阳能电池的制造过程需要经 过多个环节。
制造太阳能电池需要一系列专业设备 ，包括晶体生长炉、表面处理设备、 电极制备设备等。
更换损坏组件
对于损坏或老化严重的组件，需要及时更换，以保证整个系统的 稳定性和效率。
使用注意事项
安装角度与方向
安装太阳能电池板时，应考虑当地的气候和太阳高度角，使电池 板与太阳光垂直，以获得最大的能量转换效率。
避免遮挡
确保太阳能电池板周围没有遮挡物，以免影响光线的照射和能量的 转换。
定期检查系统
定期检查整个太阳能发电系统，包括电池板、控制器和储能设备等 ，确保系统正常运行并延长使用寿命。
商业用电
商业屋顶光伏电站
大型商业建筑如商场、办公楼等可安 装太阳能电池板，满足部分电力需求 ，降低运营成本。
光伏照明系统
太阳能路灯、景观灯等为商业区提供 照明，节能环保且维护成本低。
公共设施用电
01
公共建筑如图书馆、博物馆等可 利用太阳能电池板提供部分电力 ，降低建筑运营成本。
CIGS薄膜太阳能电池的原理及制备ppt
03
cigs薄膜太阳能电池制备工艺
制备步骤及主要设备
准备阶段
选择合适的衬底，进行抛光处理和清洗。
薄膜制备
利用化学气相沉积或物理气相沉积技术，在衬底上制备 吸收层。
制绒处理
通过化学或物理方法，对吸收层表面进行处理，形成绒 面结构。
薄膜层制备
在制绒处理后的吸收层表面上制备薄膜层。
测试与封装
进行性能测试和可靠性验证，封装成完整的太阳能电池 。
高光电转换效率
CIGS薄膜太阳能电池的光电转换效 率较高，可达到15%以上。
长寿命
CIGS薄膜太阳能电池具有长寿命和 稳定的性能表现，可达到20年以上 。
良好的耐候性
CIGS薄膜太阳能电池具有良好的耐 候性，可在各种恶劣环境下使用。
绿色环保
CIGS薄膜太阳能电池生产过程中不 产生有害物质，同时报废后易于回 收利用。
可以利用cigs薄膜太阳能电池为环境监测设 备供电，同时监测设备的传感器可以实时监 测环境参数。
06
结论与展望
主要研究结论
建立了基于MOFs的Cigs薄膜太阳能电池的制备方案 揭示了Cigs薄膜的形貌、结构与光电性能之间的关系
确定了最佳制备条件，包括前驱体浓度、热解温度和 气氛等
发现Cigs薄膜太阳能电池的效率达到10%以上，具有 较高应用前景
压力
化学气相沉积和物理气 相沉积过程中，压力会 影响薄膜的致密性和晶 体结构。
气体流量与组 成
化学气相沉积过程中， 气体流量与组成会影响 薄膜的成分和结构。
沉积时间
化学气相沉积和物理气 相沉积过程中，沉积时 间会影响薄膜的厚度和 晶体结构。
激光功率与扫 描速度
制绒处理过程中，激光 功率与扫描速度会影响 绒面结构和吸收性能。
铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池_概述及解释说明
铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池概述及解释说明1. 引言1.1 概述太阳能电池作为一种可再生能源技术，已经在全球范围内得到广泛应用。
然而，传统的硅基太阳能电池存在成本高、制造复杂和使用受限等问题。
因此，人们开始研究新型材料和结构设计，以提高太阳能电池的效率和稳定性。
铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池就是近年来备受关注的替代解决方案之一。
1.2 文章结构本文将首先介绍铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的基本原理，并详细描述其构成和工作原理。
接着，我们将探讨该类型太阳能电池的优势与应用前景，并对相关领域进行分析与评价。
随后，我们将对铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池制备技术研究进展进行深入探讨，并从材料选择、合成方法、薄膜形貌和结构调控方法以及性能改进等方面进行详细说明。
此外，我们还将分析该类太阳能电池的性能评价标准、光稳定性与耐候性问题，并探讨提高稳定性和可靠性的策略研究。
最后，我们将对整个研究进行总结，展望铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池未来的发展前景，并提出一些建议和启示。
1.3 目的本文旨在综述铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的基本原理、构成和工作原理，介绍其制备技术研究进展，评估其性能及相关问题。
通过对该类太阳能电池的全面分析和评价，可以为相关领域研究人员提供有关材料选择、制备方法、效率评估和稳定性改进等方面的重要参考。
此外，我们也希望通过文章的撰写与解释说明，增加读者对于铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池潜力以及未来发展前景的了解，并鼓励更多科学家投入到该领域的研究与创新中来。
以上是“1. 引言”部分内容，请核对确认是否满意。
2. 铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的原理2.1 太阳能电池的基本原理太阳能电池是一种可将光能转化为电能的器件。
其基本原理是利用光生电效应和材料的半导体性质来实现光到电的转换。
当太阳辐射照射在太阳能电池表面时，光子与半导体材料相互作用，激发出自由载流子（即电子-空穴对）。
这些自由载流子在内部形成漂移电场并沿着外部连接器流动，从而产生了电流。
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Thank you!
参考资料： 陈勤妙. 微纳米化合物Cu-Zn-Sn-S光伏特性与新型薄膜太阳能电池的研究[D]. 上海交通大学, 2012. 曲鹏, 王赫, 乔在祥. 铜锌锡硫薄膜太阳电池研究进展[J]. 电源技术, 2015, 39(7):1550-1553.
一、背景与工作原理
CIGS化合物→CZTS 化合物
• 与太阳光谱非常匹配的能带宽度(约1.5 eV)
• 高的吸收系数(>104/cm)
• CZTS 的组成元素在地壳中的含量极其丰富且无毒
一、背景与工作原理
CZTS 太阳能电池面临的主要问题
• CdS缓冲层是一种具有极高毒性的材料
• 传统印刷法制备化合物薄膜效率低
• 除CZTS薄膜外其他层用真空的方法进行制备，成本高
一、背景与工作原理
一种典型的CZTS薄膜太阳能电池基底结构
CdS与i-ZnO为N型材料 结构 厚度 制备方法 溅射法 溅射法 水浴法 • 导电 ZnO:Ga 500 nm (或ZnO:Al) • 本征氧化锌 • CdS缓冲层 50 nm 50 nm
Cu2ZnSnS4
CZTS薄膜太阳能电池
姓 名 ： X X X 学 号 ： X X X
一、背景与工作原理
CIGS[CuInxGa(1-x)Se2]太阳能薄膜电池具有稳定性好、抗辐照
性能好、成本低、效率高等优点。
但是其面临三个主要的问题：
（1）制程复杂，投资成本高
（2）关键原料的供应不足 （3）缓冲层CdS具有潜在的毒性
四、现状与展望
• 近十年来，CZTS 薄膜太阳电池技术发展迅速。美国、
日本、德国等国家的研究小组先后提出各种物理气相 沉积工艺和化学沉积工艺，制备了高质量的 CZTS 薄膜。 随着吸收层制备工艺的不断创新和改进，CZTS 薄膜的 光电性质逐渐得到优化，相应的电池性能也有了显著 的提高。2013 年，美国 IBM 公司 Mitzi.D 的研究团队使 用非真空溶液法制备的 CZTS 薄膜太阳电池的光电转换 效率达到12.6%，这主要归功于他们对前驱溶液的改进 和电池结构的优化。
多种方法，与性能 吸收光的主体，为P型材料 • CZTS 吸收层 1.5-3 μm 有关 • Mo背电极 1 μm 溅射法
二、新型CZTS薄膜太阳电池结构
极低毒性 In2S3缓冲 层替代常用CdS剧毒 缓冲层
用致密 TiO2取代 ZnO： Al/ZnO 窗口层
三、制备流程
三、制备流程
•
(1)对FTO Glass表面进行清洗，经干燥后使用光子表面处理仪去除玻 璃表面的有机残留物；
四、现状与展望
•
然而，目前 CZTS 薄膜太阳电池技术与 CIGS 薄膜太阳电池相比 还存在一定差距，电池的实验室效率较低，柔性电池技术发展 速度较慢，电池组件技术尚不成熟等，而且 CZTS 薄膜点还未 实现商业化生产。造成上述差距的原因包括： CZTS 薄膜吸收层复杂元素匹配和较窄的稳定化学势范围；
• •
• • •
(2)采用喷涂热解法在FTO Glass表面上沉淀致密TiO2窗口层(50 ml TAA 溶液，TAA 溶液由四异丙醇钛与乙酰丙酮按摩尔比例 1:2 混合获得)， 沉淀得到的致密TiO2窗口层被放置在TiCl4溶液中进行表面处理；
(3)采用喷涂热解法在处理过的致密TiO2窗口层上沉淀 In2S3缓冲层 (50ml 溶液)； (4)采用丝网印刷法将CZTS印刷浆沉淀到FTO 得到的基板(FTO Glass/TiO2/In2S3/CZTS)进行氮气氛围的快 速温度退火以蒸发有机分散试剂及改善CZTS的结晶度； (6)最后在经退火的样品上沉淀Carbon电极以完成太阳能电池的制备。
1. 2. 3.
相比于 CIGS 薄膜，CZTS 薄膜的生长机理更为复杂；
CZTS 吸收层中缺陷种类更多，对光生载流子的复合机制更加 复杂。
•
因此通过改进吸收层制备工艺，提高 CZTS 薄膜成分比例的可 控制；通过深入研究CZTS 薄膜的生长机理，优化吸收层生长 的化学反应路径；通过掺杂 Se、Na等元素改善吸收层结构和 电学性质，是未来进一步提高 CZTS 薄膜太阳电池性能需要突 破的关键技术。