不同二氧化硅层厚度对铜铟镓硒电池电性能参数的影响

随着近年来环境恶化加剧、大气严重污染、矿物能源的储量急剧减少等问题不断加剧。光伏发电作为清洁无污染、安全可靠和可持续的能源，成为各国发展的主要方向之一。铜铟镓硒薄膜太阳能电池作为第二代薄膜电池，具有生产成本低、光电转化效率高、电池弱光性好、温度系数小等诸多优势，使其成为最具前景的太阳能电池之一。

四元合金靶材一步溅射法制备的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，在高温硒化过程，与铜铟镓硒界面接触的钼层界面会在高温和高硒下硒化，形成硒化钼。一方面硒化钼有利于刚性铜铟镓硒子电池 P2 激光刻化，另一方面硒化钼层增加了子电池的串联电阻，在柔性铜铟镓硒电池制备过程，不需要进行子电池刻化，所以硒化钼对电池只有副作用，但是在高温硒化过程，硒化钼的厚度不易控制，所以在本文中，我们利用 SiO 2 与钼层的不浸润效应，设计超薄 SiO 2 在钼层上呈现岛状分布，岛状 SiO 2 能够阻止钼层在高温和高硒环境下硒化，而岛状 SiO 2 间隙位置钼层硒化呈现离子注入状态，硒化钼厚度呈现正态分布，距离SiO 2 越近的位置，硒化钼厚度越小，电流从硒化钼薄的位置流向发光层，减小硒化钼对串联电阻的影响。

在金属钼层上溅射一层超薄的 SiO 2 层，由于金属钼与SiO 2 两种材料间的不浸润性，使得 SiO 2 在钼层上呈现岛状分布，形成不连续的岛状 SiO 2 ，高温硒化的过程，两个岛状 SiO 2 之间中间位置硒化钼的厚度最大，越靠近岛状SiO 2 ，硒化钼的厚度越低，岛状 SiO 2 边缘的硒化钼厚度无限接近为零。两个岛状SiO 2 之间硒化钼厚度呈现正太分布，中间最厚，两边最薄，器件电流从岛状 SiO 2 边缘硒化钼厚度最低的位置流向发光层，降低了硒化钼对器件串阻的影响，提高了器件质量，提升了器件的转化效率。

硒化钼层是金属钼层和铜铟镓硒层间的晶格匹配层，能够诱导铜铟镓硒层形成均匀的晶粒，影响铜铟镓硒层的成膜质量，但是硒化钼层作为半导体材料，本身的电阻又增加了器件的串联电阻，降低了器件的填充因子，所以硒化钼层在整个器件中扮演着双重角色。而岛状 SiO 2 层既保留了硒化钼（两个岛状 SiO 2 间的中间位置），保证铜铟镓硒层的成膜质量，又使岛状SiO 2 边缘硒化钼厚度变小，其本身电阻减小，对器件串联电阻的影响降低。