研究目的
为研究TCO衬底对CZTSe生长、背接触反应及太阳能电池电性能的影响。
研究成果
研究了沉积在钼(Mo)、氧化锌铝(AZO)和氟掺杂氧化锡(FTO)涂层衬底上的硒化铜锌锡(CZTSe)太阳能电池。发现硒氛围下的退火温度对FTO衬底影响极小(最高可达600°C)，而1300纳米厚的AZO衬底温度需控制在500°C以下。CZTSe沉积过程中，FTO衬底稳定性最佳：CZTSe物相与FTO之间不存在热力学优势反应。但在氧化锌界面可能发生CZTSe分解反应并生成硒化锌相。此外FTO和AZO层均会阻碍玻璃中的钠向CZTSe吸收层扩散，导致其钠含量低于标准钼衬底。由此制成的CZTSe太阳能电池在FTO衬底上效率为2.3%，而在钼衬底上最高可达8.0%。
研究不足
FTO涂层基底上CZTSe太阳能电池的低效率源于背接触处的复合现象，这限制了开路电压(Voc)、短路电流密度(Jsc)和填充因子(FF)。低效率的原因被归结为背接触处存在ZnO次相以及钠(Na)在CZTSe中的低扩散率。
1：实验设计与方法选择：
采用射频磁控共溅射技术，在室温下使用铜、锌和锡靶材，在镀有钼、SnO2:F（FTO）和ZnO:Al（AZO）的钠钙玻璃基板上沉积薄层Cu-Zn-Sn前驱体薄膜。随后将这些薄膜置于石墨盒中，在纯硒气氛下进行退火处理。
2：样品选择与数据来源：
通过辉光放电光谱（GD-OES）测量研究了吸收层的成分；采用X射线衍射（XRD）分析吸收层的结晶度；使用Horiba Jobin Yvon公司HR800-UV型拉曼显微探针仪进行拉曼测试。
3：实验设备与材料清单：
射频磁控共溅射系统、石墨盒、硒粒、GD-OES光谱仪、XRD衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电镜（SEM）。
4：实验流程与操作步骤：
退火完成后，通过化学浴沉积法在CZTSe吸收层上制备50 nm厚的CdS层，并采用溅射法沉积约350 nm厚的ZnO:i/AZO双层结构以完成太阳能电池制备。
5：数据分析方法：
在25°C（AM1.5全球光谱）条件下，通过暗态和光照条件下的电流-电压测试表征太阳能电池的电学性能；使用Oriel IQE-200仪器采集量子效率数据。
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