加热对通过溶胶-凝胶旋涂法制备的CZTS薄膜太阳能电池性能的影响

《Nanomaterials and Energy》：Impact of heating on the properties of CZTS thin film solar cells produced through sol-gel spin-coated

本研究采用低成本溶胶-凝胶旋涂法制备CZTS薄膜，并分析退火温度（340-400℃）对其性能的影响。XRD和Raman光谱证实所有薄膜均为立方闪锌矿相，但形貌和成分随温度变化显著。光学带隙范围1.38-1.72 eV，其中340℃样品结晶性最佳，光电性能最优。通过SCAPS-1D模拟预测，采用CdS和ZnS缓冲层时太阳能电池效率分别为11.40%和10.55%，为优化CZTS薄膜提供理论依据。

　　

Elyazid El Mahboub | Sanaa Zakaria | Ahmed El Hichou | Mohammed Mansori

IMED实验室：光电材料研究小组（GEMO），卡迪阿亚德大学（Cadi Ayyad University）科学与技术学院，摩洛哥马拉喀什

本文研究了退火温度对采用低成本溶胶-凝胶旋涂技术制备的铜锌锡硫化物（CZTS）薄膜性能的影响。这些薄膜分别在340°C、360°C、380°C和400°C下进行退火处理。X射线衍射数据分析表明，所有薄膜均呈现一致的黄锡矿（Kesterite）结构，且晶体主要沿(112)方向排列。拉曼光谱进一步证实了该相的纯度以及CZTS黄锡矿结构的存在。薄膜的形态和元素组成随退火温度的变化而显著变化，这种现象是由于温度影响了沉积溶液制备过程中的反应动力学。薄膜的光学性质表现出较高的吸收系数（>10^4 cm^-1），其带隙范围为1.38至1.72 eV。其中，在340°C下退火的CZTS样品具有更好的结晶性，在光学和电学性能上表现最为优异。为了拓展实际应用价值，本研究得到的参数被理论应用于太阳能电池模型（CZTS/(CdS或ZnS)/ZnO:i）中。通过SCAPS-1D模拟，预测CdS和ZnS缓冲层的转换效率分别为11.40%和10.55%。这些结果为优化CZTS薄膜以提高太阳能电池性能提供了宝贵的参考依据。