Ⅱ-Ⅵ族半导体构建的结场型薄膜电池与铁电半导体耦合电池新进展

摘要

中科院电工所自2011年以来,经过多方面的工艺技术改进,已经在在商用Low-E导电玻璃上获得了转换效率达到14.4％的小面积CdTe电池,采用磁控溅射方法分别沉积CdS窗口层和CdTe吸收层薄膜.通过高分辨TEM分析发现,室温溅射沉积的CdS:O,不但降低了CdS窗口层的光学吸收,而且窗口层的晶粒分布覆盖更均匀,结晶质量好,降低了CdS和CdTe的互扩散,有利于品质良好的结界面.通过EBSD和导电原子力显微镜(CAFM)分析发现,CdTe吸收层的晶粒中存在大量的大角度Σ3(111)孪晶晶界,是少子传输的主要通道.同时,在新型铁电半导体耦合(FSC)电池方面的研究发现,独特的加电场高温退火工艺不但能获得平均效率为11％、最高11.3％的FSC电池,而且这批电池在无封装、在开放环境下存储6个月后性能不但没有衰退而且有所提升,平均效率和最高效率分别提高到了12.4％和13.2％.提升幅度主要来自于Voc和FF的贡献.不但证明这种新型电池性能稳定,而且再次证明了极化电场是电池内建电场的主要来源.