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类型： 非专利
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本课题围绕铜铟镓硒（CIGS）和铜锌锡硫（CZTS）薄膜太阳能光伏材料和器件中急需解决的一系列和“高效率、低成本”相关的核心科学问题而展开。既布局未来的第三代高效率太阳能电池,解决其从材料设计到器件制作的诸多基础科学问题,又同时兼顾当今光伏产业需求,解决CIGS等铜基化合物薄膜电池的效率提升和铟的替代两大问题。获得了若干具有一定国际影响力的研究成果,发表SCI论文24篇,撰写专著1本;申请专利40件,其中授权专利36件。这些工作顺利完成课题的预期研究目标,有力推动了项目总体目标的实现。主要技术成果包括： 1. 成功制作了光电转换效率高达21.3%的CIGS电池器件。创新性地提出了改进的“三步法”CIGS生长工艺,实现了灵活的能带工程设计和调控;成功利用铜空位和碱金属元素的后处理工艺实现了缺陷的有效钝化,突破了高镓组分CIGS的电压提升瓶颈。 2. 从实验上第一次揭示出,贫铜的CIGS单晶晶粒本质上是由Cu/III～0.90的核以及Cu/III～0.65的壳所构成,进而确立了CIGS晶界面贫铜相的微观分子模型。 3. 利用扫描探针技术,首次精确测量了CIGS晶体内部和晶界面附近的能带结构并阐明了晶界面在电荷输运中的行为,指明了CIGS晶界面和晶粒内部的type-II型异质结本质。 4. 指明了CuZn和ZnCu反位缺陷引起的波动电势是制约CZTS电池的开路电压的主要因素的微观机制,提出了通过Cd原子掺杂削弱波动电势的可能途径,并最终获得了转换效率达12.3%的CZTS器件。
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