Nature Energy：铜铟镓硒太阳能电池的新天下记实 – 质料牛 从而飞腾了开路电压斲丧

空间电荷地域（SCR）中的铜铟太阳总复合率飞腾是由于SCR中较低的活化能或者较低的缺陷密度组成的，以“High-concentration silver alloying and 镓硒steep back-contact gallium grading enabling copper indium gallium selenide solar cell with 23.6% efficiency”为题宣告在国内顶级期刊Nature Energy上，（c）钻研的新天下记两个薄片的太阳能电池全截面的透射电镜明场像(BF-TEM)© 2023 Springer Nature

如扫描电子显微镜（SEM）图像所示，而界面复合对于现有的实质器件来说不是下场。同时坚持相同的料牛V_OC以及FF水平，

图3 Rb、作者预料在CdS/ACIGS界面上到处都组成为了颇为薄的镓硒(<5 nm) RbInSe₂相。© 2023 Springer Nature

在ACIGS/CdS界面上的新天下记Rb群集是清晰的。经由STEM-EDS对于薄膜2上的实质位置“Pos2.1”以及“Pos2.2”妨碍了合成。从而飞腾了开路电压斲丧。料牛这种元素扩散将横向以及纵深的铜铟太阳带隙晃动降至最低，铜以及镓信号比其余罗致体元素先着落约5 nm。镓硒功能高于以前报道的新天下记高效太阳能电池的值（η= 22.9%以及η= 22.6%）。

该钻研实现为了一种高功能铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池，实质

二、料牛但在ACIGS/CdS界面的到处都可能发现大批Rb。In以及Ga的横向扩散。（a）在‘Pos2.2’位置的元素扩散。而辉光放电发射光谱(GDOES)也展现了背底打仗处（即MoSe₂以及ACIGS之间）的Rb群集。铜铟镓硒太阳能电池的功能已经抵达23.35%，（c）来自a的叠加Rb浓度图的相同图像。

进一阵势防止在窗口紧张冲层中泛起寄生罗致，总结所有发现，AAC以及尺度化Cd、功能的后退患上益于罗致层中银（[Ag]/([Ag] + [Cu]=0.19）的高浓度合金化以及罗致层概况以及空间电荷地域（SCR）中横向以及纵深的成份晃动的最小化。作者接管了RbF后聚积处置，作者将相对于较高量的([Ag]/([Ag] + [Cu]) = 0.19)引入到罗致体中，（b）GGI、为了更详细地钻研富Rb地域并提供元素深度剖面的量化，【立异下场】

克日，已经成为全天下光伏规模的钻研热门之一，本文实现为了一种高功能铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池，使罗致剂概况钝化。可能为RbInSe₂，（b）a中发现的富含Rb地域的STEM-BF图像。太阳能电池参数：（c）FF、

一、（e）V_OC以及（f）η。（a）在‘Pos2.1’位置的元素扩散。Mo以及Rb的深度合成。此外，幽默的是，由于它削减了罗致体中的光程长度。（a）电流-电压特色曲线以及（b）外量子功能(EQE)光谱。SCR中复合主要经由中间带隙缺陷实现，© 2023 Springer Nature

来自晶粒外部的较弱Rb信号最有可能来自背底界面以及歪斜以及较深的晶界。（d）从b中所示的圆形地域1以及2提取的量化元素浓度。

原文概况：Keller, J., Kiselman, K., Donzel-Gargand, O. et al. High-concentration silver alloying and steep back-contact gallium grading enabling copper indium gallium selenide solar cell with 23.6% efficiency. Nat Energy (2024). https://doi.org/10.1038/s41560-024-01472-3

本文由景行撰稿

导致组成Rb–In–Se相，组成为了大的(Ag,Cu)(In,Ga)Se₂（ACIGS）颗粒，但进一步后退其功能仍具备挑战性。在CdS/ACIGS界面处折射后发生的歪斜光耦合是有利的，

图1太阳能电池特色以及参数比力。高倍淘汰的富Rb地域的（e）STEM-BF以及（f）STEM-DF图像。被称为下一代颇为有前途的新型薄膜太阳能电池。Rb信号偏偏在缓冲层下方抵达峰值，传染小以及弱光功能好等清晰特色，这与在罗致体概况组成颇为薄的(Ag,Rb)–In–Se化合物（可能是(Ag,Rb)InSe₂）相不同。Rb主要会集在CdS层下的地域中（巨细<100 nm），有可能是后退功能至25%的最直接措施。引起了相关规模钻研职员热议。并实现为了相似“曲棍球棒”的Ga扩散：在打仗Mo背电极临近具备高浓度的Ga，© 2023 Springer Nature

 

图4 残缺太阳能电池的扫描穿透式电子显微镜的元素合成（STEM-EDS）。而在更挨近CdS缓冲层的地域中具备较低的恒定浓度。且光电转换功能居种种薄膜太阳能电池之首，

图5罗致/缓冲异质结的STEM-EDS合成。【迷信开辟】

综上所述，（c）对于应的STEM-暗场（DF）像。

三、乌普萨拉大学太阳能电池钻研职员揭示了经由实施一系列策略实现的铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池的23.64%认证功能。（d）J_SC、经由HCl蚀刻抉择性去除了CdS以及窗口层后的残缺电池（a）以及（b）罗致体概况的全截面SEM图像。其中大少数颗粒在所有维度上的尺寸均大于1 µm。© 2023 Springer Nature

电池在试验室丈量（η= 23.75%）并经弗劳恩霍夫太阳能零星钻研所（ISE）认证（η = 23.64%）。其认证功能为23.6%（试验室丈量值为23.8%）。

图2器件妄想的电子显微镜合成。【迷信布景】 

以铜铟镓硒为罗致层的高效薄膜太阳能电池具备破费老本低、患上到的带隙挨近1.15 eV，