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Cu2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

陈新亮 陈莉 周忠信 赵颖 张晓丹

Cu2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

陈新亮, 陈莉, 周忠信, 赵颖, 张晓丹
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  • 介绍了近年来低成本Cu2O/ZnO氧化物异质结太阳电池方面的研究进展.应用于光伏器件的吸收层材料Cu2O是直接带隙半导体材料,天然呈现p型;其原材料丰富,且对环境友好.Cu2O/ZnO异质结太阳电池结构主要有平面结构和纳米线/纳米棒结构.纳米结构的Cu2O太阳电池提高了器件的电荷收集作用;通过热氧化Cu片技术获得的具有大晶粒尺寸平面结构Cu2O吸收层在Cu2O/ZnO太阳电池应用中展现出了高质量特性.界面缓冲层(如i-ZnO,a-ZTO,Ga2O3等)和背表面电场(如p+-Cu2O层等)可有效地提高界面处能级匹配和增强载流子输运.10 nm厚度的Ga2O3提供了近理想的导带失配,减少了界面复合;Ga2O3非常适合作为界面层,其能够有效地提高Cu2O基太阳电池的开路电压Voc(可达到1.2 V)和光电转换效率.p+-Cu2O(如Cu2O:N和Cu2O:Na)能够减少器件中背接触电阻和形成电子反射的背表面电场(抑制电子在界面处复合).利用p型Na掺杂Cu2O(Cu2O:Na)作为吸收层和Zn1-xGex-O作为n型缓冲层,Cu2O异质结太阳电池(器件结构:MgF2/ZnO:Al/Zn0.38Ge0.62-O/Cu2O:Na)光电转换效率达8.1%.氧化物异质结太阳电池在光伏领域展现出极大的发展潜力.
      通信作者: 陈新亮, cxlruzhou@163.com
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00706,2011CBA00707)和天津市重点自然科学基金(批准号:13JCZDJC26900)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-09-14
  • 修回日期:  2017-12-11
  • 刊出日期:  2018-06-05

Cu2O/ZnO氧化物异质结太阳电池的研究进展

  • 1. 南开大学, 光电子薄膜器件与技术研究所, 光电子薄膜器件与技术天津市重点实验室, 天津 300071
  • 通信作者: 陈新亮, cxlruzhou@163.com
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号:2011CBA00706,2011CBA00707)和天津市重点自然科学基金(批准号:13JCZDJC26900)资助的课题.

摘要: 介绍了近年来低成本Cu2O/ZnO氧化物异质结太阳电池方面的研究进展.应用于光伏器件的吸收层材料Cu2O是直接带隙半导体材料,天然呈现p型;其原材料丰富,且对环境友好.Cu2O/ZnO异质结太阳电池结构主要有平面结构和纳米线/纳米棒结构.纳米结构的Cu2O太阳电池提高了器件的电荷收集作用;通过热氧化Cu片技术获得的具有大晶粒尺寸平面结构Cu2O吸收层在Cu2O/ZnO太阳电池应用中展现出了高质量特性.界面缓冲层(如i-ZnO,a-ZTO,Ga2O3等)和背表面电场(如p+-Cu2O层等)可有效地提高界面处能级匹配和增强载流子输运.10 nm厚度的Ga2O3提供了近理想的导带失配,减少了界面复合;Ga2O3非常适合作为界面层,其能够有效地提高Cu2O基太阳电池的开路电压Voc(可达到1.2 V)和光电转换效率.p+-Cu2O(如Cu2O:N和Cu2O:Na)能够减少器件中背接触电阻和形成电子反射的背表面电场(抑制电子在界面处复合).利用p型Na掺杂Cu2O(Cu2O:Na)作为吸收层和Zn1-xGex-O作为n型缓冲层,Cu2O异质结太阳电池(器件结构:MgF2/ZnO:Al/Zn0.38Ge0.62-O/Cu2O:Na)光电转换效率达8.1%.氧化物异质结太阳电池在光伏领域展现出极大的发展潜力.

English Abstract

参考文献 (64)

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