以降低硫化鎘與吸收層介面復合缺陷及使用鹼金屬後處理吸收層技術來增加銅鋅錫硒太陽能電池效率

開發低材料成本及使用地球存量豐富元素為材料的太陽能電池將是一個值得研究的課題，低材料成本的銅鋅錫硒太陽能電池就是很好的選擇。從文獻上了解使用電鍍後硒化法研製高效率銅鋅錫硒太陽能電池，面臨最重要待解決的問題是太低的開路電壓及填充因子。銅鋅錫硒太陽能電池開路電壓不足(Voc deficit, =Eg/q-Voc)有600mV，而銅銦鎵硒太陽能電池開路電壓不足高達只有約400mV，顯示銅鋅錫硒太陽能電池的開路電壓具有極大的改善空間。我們研究團隊使用脈衝電流電鍍金屬預製層及低硒壓硒化法製作銅鋅錫硒太陽能電池最高效率已可達8.6%，製作出貧銅富鋅銅鋅錫硒吸收層其Cu/(Zn+Sn)比例值約為0.8及Zn/Sn比例值約為1.2，沒有使用Na或其他鹼金屬後處理製程，沒有使用氫化鉀蝕刻或其他吸收層表面處理技術，硫化鎘也是使用傳統的方法製作。因此本計畫將針對過去沒有使用的技術加以改進研究，以提高開路電壓及填充因子。將在現有的研究基礎上，最佳化硫化鎘緩衝層製程來降低界面復合，擬研究主題有:1.摻雜銅於硫化鎘薄膜中觀察其電阻值及其厚度對於電池效能的影響，2.比較硫酸鎘及硝酸鎘製作硫化鎘薄膜的差異，觀察鎘/硫原子比對於介面缺陷的影響，3.在沉積硫化鎘薄膜前比較有無表面鎘離子 (Cd2+)處理對於電池效能的影響，4.研究使用硫化銦/硫化鎘雙層緩衝層對於電池效能的影響。至於如何降低吸收層非輻射復合的技術方法，將研究使用鹼金屬後處理技術來鈍化吸收層晶界或表面的缺陷，以增加開路電壓及降低串聯電阻，期望經由這些製程改變能製作出超過10%電池效率之CZTSe太陽能電池。

系統編號:PB10708-1951
原計畫編號:MOST107-2221-E182-076