陽離子摻雜改善銅鋅錫硫硒光伏元件效能研究-II

在眾多的太陽能電池材料中，銅鋅錫硫硒(CZTS)由於具有與太陽光譜匹配光學帶隙，較高的吸收係數，優良的光電性能，以及組成元素在地殼中儲量豐富，被認為是理想的薄膜太陽能電池吸收層材料。然而不同於銅銦鎵硫(CIGS)已發展至23.2%的轉換效率，目前CZTS-based薄膜電池的效率和理論值之間還存在極大的差距。因此，低成本與高轉換效率的吸收層材料製備極大規模應用是現下科研人員的主要研究方向。由於銅鋅錫硫硒材料由多種元素組成，複雜的組成使其成分及均勻性不易調控，面臨多元二次相生成及低缺陷容忍度的問題，所以對元素間的配比要求相對較高；各式缺陷形成的同時，導致吸收層結晶品質不佳且大幅增加了開路電壓損失現象，最終限制了CZTS-based光伏元件效率的提升。本計畫將延續前期的成果，持續進行引入陽離子摻雜有效改善吸收層的結晶形貌與光學性能，藉由晶粒尺寸的調整增強光吸收能力；適當的陽離子取代能夠克服CZTS材料中嚴重的開路電壓損失問題，同時調節能隙值並提升光電轉換效率。進行陽離子摻雜同時，同步建立材料基本參數資料庫，配合軟體尋求最佳化結構設計。預期計劃完成時的銅鋅錫硫硒光伏元件效能將可提升25%。

系統編號:PB10911-0078
原計畫編號:MOST109-2622-E182-005