CZTS薄膜太阳电池的研究及发展-论文.pdf

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1、CZTS薄膜太阳电池的研究及发展自兴发-，杨培志(1．楚雄师范学院物理与电子科学学院，云南楚雄675000；2．云南师范大学可再生能源教育部重点实验室，云南昆明650092)摘要：Cu~nSnS4(CZTS)材料属I一¨一Ⅳ一、，l族四元化合物，原料在地壳中储量丰富、价格便宜、无毒、具有良好的光电性能。CZTS一般呈P型导电性，直接带隙为1．5eV，与太阳辐射匹配性好。在可见光范围内的光学吸收系数大于104cm_-。非常适合作为太阳电池的吸收层材料。有望取代CIGS成为下一代高效化合物薄膜太阳电池的典范。结合最新研究进展综述

2、了CZTS薄膜材料的不同制备方法及合成机理，并讨论了目前CZTS太阳电池研究中存在的问题和今后的发展方向。关键词：Crs；太阳电池；制备方法；研究进展中图分类号：TM914．4文献标识码：A文章编号：1oo2—087X(2014)07-1390-04ResearchprogressofCZTSthinfilmsolarcellZIXing—fa．YANGPei-2hirJ．DepartmentofPhysicalandElectronicScience,ChuxiongNormalUniversity,ChuxiongYun

3、nan675000,China；2．MinistryofEducationKeyLaboratoryofRenewableEnergy,YunnanNormalUniversity,KunmingYunnan650092,China)Abrstract：TheCunSnS4(CZTS)materialbelongstoI—ll—IV—Vl4quaternarycompound；it'snontoxicandabundantintheEaflh，anditscostislow．TheCZTSthinfilmsexhibRppe

4、conductivity，adirectbandgapof1．5eV，goodmatchingwithsolarradiationandhighopticalabsorptionof104cm～intherangeofvisiblelight。whichissuitableforabsorbinglayermaterialsofsolarcellandhasthepremisetoreplaceCIGSandtobetheexampleofnextgenerationofhigheficiencycompoundthinfi

5、lmsolarcel1．ThediferentpreparationmethodsandsynthesismechanismofCZTSmaterialswithreferencetothelatestresearchprogressweredescdbed．TheexistingproblemsanddevelopmenttrendsofCZTSsolarcellwerepresented．Keywords：CZTS；solarcell；preparationmethods；researchprogress太阳能光伏发电作

6、为一种清洁的可再生能源，由于其自身环保和成本的考虑，GaAs太阳电池不适合产业化，因此目前具有性能稳定、维护简单、资源永不枯竭和环保等特点，近年来主要用于空间电源和聚光太阳电池。化合物太阳电池中目前发展迅速，2011年全球新增光伏装机27．79GW，同比2010年已规模化生产的是CdTe太阳电池，其中美国FirstSolar一家的17．5GW，大幅增长62．97％，创造了新的记录。尽管2011年企业占了全球三分之二以上的市场份额。Cu(InGa)(S，Se)JCdS下半年以来，光伏组件大幅降低，但总体而言，目前光伏发电成系太

7、阳电池(简称CIGS太阳电池)，其实验室转换效率已经达本仍难与传统发电(火电和水电)的发电成本相竞争『l1。目前，太到20．3％[2]，接近多晶硅的转换效率(20．4％)，目前国际上已有阳电池的种类主要有硅太阳电池、有机太阳电池、染料敏化太少量企业能规模生产，如日本的SolarFrontier、美国的Mia—阳电池、化合物半导体太阳电池等。硅太阳电池的制备技术最sole、德国的Manz等，但与CdTe相比，规模还不大。Cd的毒为成熟，其电池转换效率最高，实验室效率达24．7％，但其未来性以及In、Ga、Te资源的稀缺和高昂的

8、价格制约着这两类太效率的上升空间和成本的下降空间有限。对于有机太阳电池阳电池的大规模应用【3J。出于寻找廉价、环保、高效的太阳电池和染料敏化太阳电池，虽然少量研究机构已将其效率提高到吸收层半导体材料的需要，Cu2ZnSnS(CZTS)半导体材料引起10％左右，但总体上这两类电池还处于实验室