新型黄锡矿太阳能电池设计有望实现 29.37% 的效率

来自中国和马来西亚的一组研究人员提出了一种铜锌锡硫化物(CZTS)薄膜太阳能电池的新结构，以提高效率并使用更环保的材料。

该团队根据之前研究中发现的特性和性能，例如高带隙和“优异的导电性”，选择氧化钨(WO3)作为缓冲层。它被用来取代硫化镉 (CdS) 缓冲层，该团队称这种缓冲层有毒且昂贵。此外，该团队选择在吸收层和铂 (Pt) 金属基板之间应用基于 Cu2ZnSnSe4 (CZTSe) 的背表面场 (BSF)。

在研究中，构造了一种没有BSF层的器件，以氧化锌(ZnO)作为窗口层，WO3作为缓冲层，CZTS作为吸收层，以及Pt金属衬底，研究人员将其称为Pt/CZTS/ WO3结构。另一个器件具有类似的结构，但在 CZTS 和 Pt 层之间夹有额外的 CZTSe BSF 层，称为 Pt/CZTSe/CZTS/WO3/ZnO 结构。

接下来，研究小组分析了有和没有 BSF 层的结构。他使用根特大学开发的太阳能电池电容软件 SCAPS-1D 研究了层厚度、工作温度、背接触层、受体和 BSF 层缺陷如何影响性能。

两种结构的比较表明，BSF层的添加可以提高CZTS太阳能电池的性能。 Pt/CZTSe/CZTS/WO3/ZnO器件的最佳结果表明开路电压为1.2 V，填充因子为83.37%，功率转换效率为29.3%。研究小组表示，这比没有 BSF 层的太阳能电池的效率更好，后者的效率为 23.01%。