Cu(In,Ga)(S,Se)2 太阳能电池中的组分变化：并非梯度，而是两相交织网络
材料科学
2025-12-01 v1
摘要
黄铜矿基太阳能电池 Cu(In,Ga)(S,Se)2 的创纪录效率是通过使用镓梯度来提高吸收层背面的带隙实现的。尽管该结构成功减少了背接触的复合，但我们证明，在 Avancis 中试线生长的工业吸收层中，背面部分是非辐射复合的来源。深度分辨光致发光（PL）测量揭示了 1.04 eV 和 1.5–1.6 eV 处的两条主要辐射复合路径，分别归属于低带隙和高带隙材料的两相。我们提出一种模型，其中离散带隙相交织，形成表观梯度，而非吸收层厚度方向上的连续带隙变化。阴极发光和拉曼散射光谱证实了这一结果。此外，与高带隙相相关的深缺陷降低了吸收层性能。刻蚀掉吸收层背面部分使 PL 强度提高一个数量级，即准费米能级分裂增加 60 meV。非辐射电压损失与高能 PL 峰的相对贡献呈线性相关性，表明减少高带隙相可使开路电压提高多达 180 mV。
引用
@article{arxiv.2307.02356,
title = {Composition variations in Cu(In,Ga)(S,Se)2 solar cells: not a gradient, but an interlaced network of two phases},
author = {Aubin JC. M. Prot and Michele Melchiorre and Felix Dingwell and Anastasia Zelenina and Hossam Elanzeery and Alberto Lomuscio and Thomas Dalibor and Maxim Guc and Robert Fonoll-Rubio and Victor Izquierdo-Roca and Gunnar Kusch and Rachel A. Oliver and Susanne Siebentritt},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.02356},
year = {2025}
}