ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4异质结纳米阵列的可控合成及低成本高效太阳能电池研究

项目名称： ZnO/CdS/Cu2ZnSnS4异质结纳米阵列的可控合成及低成本高效太阳能电池研究

项目编号： No.21301044

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2014

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 许俊

作者单位： 合肥工业大学

项目金额： 25万元

中文摘要： 铜锌锡硫Cu2ZnSnS4（CZTS）是一种直接带隙半导体，吸光系数高，具有与太阳光谱相匹配的理想禁带宽度（1.5 eV），并且组成元素成本低、无毒性，是发展高效低成本无污染太阳能电池的理想材料。目前，CZTS薄膜太阳能电池的光电转换效率达到11.1%，但是，仍有诸多科学问题需要解决，如CZTS成分与晶粒的有效控制、CZTS中少数载流子寿命短、界面复合严重等。因此，本项目旨在构造和制备ZnO/CdS/CZTS纳米阵列太阳能电池，通过增大电池的p-n结面积促进电子-空穴对的有效分离，缩短少数载流子的扩散路径，提供有效的载流子传输路径，达到提高电池光电转换效率的目的；系统研究ZnO/CdS/CZTS异质结纳米阵列的形貌尺寸、阵列密度、CZTS的成分与结晶度、过渡层种类和界面结构等特征对其能带结构排列、光学性能和电池光伏性能的影响机制，为制备新型CZTS纳米结构太阳能电池提供理论及技术基础。

中文关键词： 铜锌锡硫；纳米结构；可控合成；光伏性能；

英文摘要： Cu2ZnSnS4 (CZTS) has advantages in the abundance of source materials, nontoxicity, and environmental benignity, which make it an outstanding material for the fabrication of low-cost and pollution-free solar cells. While CZTS thin-film solar cells have been reported a record power conversion efficiency of 11.1%, they also suffer from scientific and technical issues, such as difficulty in controllable growth of CZTS with uniform composition and grain size, low lifetime, and large interfacial recombination, etc. This project will propose to fabricate solar cells composed of ZnO/CdS/CZTS heterojuncrion nanoarrays. Compared with the traditional CZTS thin-film solar cells with a planer configuration, using the proposed ZnO/CdS/CZTS nanoarrays for making solar cells can potentially offer advantages of increasing the p-n junction area for efficient charge separation, reducing diffusion lengths of the minority carriers, improving the charge collection efficiency. Characterization and analysis of the structure parameters of the ZnO/CdS/CZTS heterojunction nanoarrays, such as density of nanoarrays, thickness of each layers, composition and crystallinity of CZTS, type of buffer layer (CdS or Cd-free alternatives), and interface structure, will be made to understand their influence on the photovoltaic characteristics of the

英文关键词： Cu2ZnSnS4；Nanostructures；Controllable Synthesis；Photovoltaic Performance；