用于高效全干法无镉铜铟镓硒（Cu(In,Ga)Se?）太阳能电池的超薄γ-In?Se?缓冲层

《Nature Communications》：Ultra-thin γ-In2Se3 buffer layer for efficient and all-dry Cd-free Cu(In,Ga)Se2 solar cells

　　

摘要

寻找高效、低成本且可持续的无镉（Cd）缓冲层长期制约着铜铟镓硒（CIGSe）光伏的商业化。在此，我们报道了一种全干法、可扩展的真空沉积策略，用于制备仅使用吸收层本征元素的超薄 γ-In₂Se₃ 缓冲层，从而实现了高性能的无镉 CIGSe 太阳能电池。该工艺与真空制造完全兼容，且无需额外设备。由于其具有强烈的厚度依赖的电子和光学性质，一种非典型的极薄（~10 nm）γ-In₂Se₃ 层表现出展宽的带隙（~3.10 eV），避免了较厚薄膜相关的寄生吸收和导电性差的问题。通过优化生长条件、厚度和后处理，实现了经认证的超过 20% 的转换效率和良好的热稳定性（90 °C 下 1032 小时后保留率为 98.7%）。技术经济分析表明，与现有真空制造工艺的兼容性可能会将平准化度电成本降低约 10%。