Cu2O同質結外延薄膜的電沉積製備及其光電性能研究

《Cu2O同質結外延薄膜的電沉積製備及其光電性能研究》是依託浙江大學，由劉潤擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：Cu2O同質結外延薄膜的電沉積製備及其光電性能研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：劉潤
• 項目類別：面上項目

項目摘要

來源豐富及直接帶隙約2.0 eV的Cu2O半導體材料可作為太陽能電池吸收材料，理論上太陽能轉化效率可達20%。 但因為Cu2O薄膜的高電阻及多晶結構，其實際轉化效率仍較低。 本項目將研究發展低成本的外延電沉積方法製備p-Cu2O/n-Cu2O同質結外延單晶薄膜,以期提高其太陽能轉化效率。 我們將系統研究陽離子或陰離子摻雜對Cu2O半導體薄膜的導電性能及光吸收性能的影響，理解其控制規律和內在機理，最佳化條件，提高其導電性和光吸收率。 系統研究溶液和電化學條件對外延薄膜表面和界面結構的影響及內在機制，最佳化條件，獲得高質量的同質結外延薄膜。 研究建立同質結外延薄膜的表面/界面結構和太陽能轉化效率的關係。 通過本項目的研究將為製備無毒、高效率及低成本的氧化物薄膜太陽能電池提供新原理和工作基礎，促進太陽能電池研究領域的發展。

結題摘要

來源豐富及直接帶隙約2.0 eV的Cu2O半導體材料可作為太陽能電池吸收材料，理論上太陽能轉化效率可達20%。但因為Cu2O薄膜的高電阻及多晶結構，其實際轉化效率仍較低。本項目圍繞發展無毒、高效率及低成本的p-Cu2O/n-Cu2O同質結外延薄膜太陽能電池的研究目標, 針對Cu2O薄膜的穩定性差及高電阻等關鍵問題, 通過對Cu2O表界面的修飾,有效地提高Cu2O薄膜電極的穩定性及光電轉化效率, 並利用離子摻雜提高了氧化銅的導電性能。在項目執行期間取得了以下若干進展: (1) 研究了I-離子對Cu2O表面和界面結構的影響及內在機制，發現表面形成的CuI薄層能有效抑制Cu2O表面CuO的形成，從而顯著提高了Cu2O電極的光電轉化效率，通過光生電勢隨時間的演化曲線及電化學阻抗譜和M-S等方法研究了光電轉化效率提高的機理。(2) 研究了離子摻雜對氧化銅半導體薄膜的導電性能的影響，發展了陽極氧化電沉積方法得到了Ag+離子摻雜的氧化銅薄膜，獲得了具有高導電性和低帶隙的AgCuO2納米片陣列結構。通過發展電沉積法製備了具有能量上/下轉化性能的稀土摻雜薄膜, 拓寬了薄膜的光吸收範圍。 利用稀土離子，特別是Eu3+離子作為結構探針，探索了電沉積電位對電沉積薄膜的組成和結構的影響。(3) 建立了電沉積製備Cu2O外延薄膜的方法。