隨著全球能源危機(jī)日益嚴(yán)峻，作為清潔能源的太陽(yáng)能電池成為解決世界能源危機(jī)的主要手段之一。非晶硅、CdTe、Cu(In/Ga)Se2等薄膜太陽(yáng)能電池，具有材料消耗少、效率高等優(yōu)點(diǎn)，正逐漸取代塊體硅電池成為光伏市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。提高轉(zhuǎn)換效率和降低成本成為推進(jìn)薄膜太陽(yáng)能電池大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題。薄膜太陽(yáng)能電池通常采用Au、Ag、Al、Cu、Mo等金屬薄膜作為背電極，不僅會(huì)增加電池成本，且由于半導(dǎo)體和金屬薄膜之間的非歐姆接觸，會(huì)影響電池效率。
近日，北京大學(xué)深圳研究生院新材料學(xué)院在潘鋒教授指導(dǎo)下，博士后張明建和研究生林欽賢等人和團(tuán)隊(duì)的老師同學(xué)合作，發(fā)現(xiàn)了新型p型Cu9S5化合物具有良好的導(dǎo)電性，并將之制備成納米薄膜，用作CdTe電池的背電極，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換效率的提高。通過(guò)各種表征，揭示了導(dǎo)電半導(dǎo)體Cu9S5納米薄膜和CdTe層之間的界面形成了Cu的梯度摻雜，實(shí)現(xiàn)了層間的歐姆接觸，提高了載流子的傳輸和收集效率，從而最終實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)換效率的提高。該研究成果已發(fā)表在國(guó)際材料著名期刊Nano Letters （2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04510，影響因子13.6）。
圖1、 P型Cu9S5導(dǎo)電納米薄膜用作CdTe電池背電極實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率的提升
該工作的合作者還包括學(xué)院兼職教授林原和特聘研究員梁軍等。該項(xiàng)工作得到了廣東省引進(jìn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目、深圳市薄膜太陽(yáng)能薄膜電池材料實(shí)驗(yàn)室、深圳市新能源材料人工設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深圳孔雀計(jì)劃及國(guó)家青年基金項(xiàng)目等基金的支持。
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Ming-Jian Zhang,? Qinxian Lin,? Xiaoyang Yang, Zongwei Mei, Jun Liang, Yuan Lin and Feng Pan*, Novel p-type conductive semiconductor nanocrystalline film as the back electrode for high-performance thin film solar cells, Nano Lett. 2016, DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04510
