CIGS太陽電池輻照損傷行為及窗口層影響研究.pdf

1、CIGS（Copper Indium Gallium Selenium，銅銦鎵硒）太陽電池因其良好的柔性以及優(yōu)異的抗輻照性能而在空間上具有廣闊的開發(fā)前景。試驗(yàn)表明CIGS太陽電池在1MeV電子能量1×1016e/cm2注量輻照下性能衰減較小。CIGS本身具有優(yōu)異的抗輻照性能，在太陽電池中屬于內(nèi)部的吸收層，ZnO位于電池的表面，因而最容易受到粒子影響。本文通過輻照對CIGS電池中的ZnO層的影響進(jìn)行了詳細(xì)的研究。利用I-V和QE來測量CI

2、GS太陽電池的電性能，得到輻照后電池電性能發(fā)生衰減；利用暗特性分析知輻照后電池的暗電流增大，并聯(lián)電阻減小；X射線衍射（XRD）分析以及X射線光電子能譜（XPS）分析可以檢測輻照引起的缺陷損傷；通過反射率測試分析手段對電池的衰減機(jī)理進(jìn)行研究。
　　1MeV電子穿透性能較強(qiáng)，對電池各部分均造成損傷。電子輻照造成短路電流的下降，短路電流的下降進(jìn)一步引起開路電壓的下降。電子輻照引起ZnO窗口層的電離損傷同時(shí)也會(huì)引起CdS的損傷。CIGS經(jīng)

3、過電子輻照后變化較小，說明其具有較強(qiáng)的抗輻照性能。暗特性表明在輻照后引起電池內(nèi)部并聯(lián)電阻的減小。
　　經(jīng)SRIM計(jì)算50keV質(zhì)子會(huì)主要影響到ZnO層，同時(shí)也會(huì)影響到CdS層和CIGS層。隨著入射粒子能量的增加，開路電壓、短路電流的衰減也增加。對比高能電子和低能質(zhì)子的輻照損傷可知，在低注量下在500nm和600nm都出現(xiàn)損傷峰，主要與CdS和CdS/CIGS界面的損傷相關(guān)，質(zhì)子輻照造成390nm附近損傷峰，推測可能是ZnO吸收的下

4、降引起的，說明低能質(zhì)子對ZnO損傷更明顯，體現(xiàn)出ZnO窗口層的重要影響作用。由EQE和IQE可知，質(zhì)子輻照后短路電流的下降主要是由于ZnO的光學(xué)性能退化，同時(shí)CdS和CdS/CIGS界面也受到較大損傷。
　　利用傾角入射進(jìn)一步縮短粒子射程。50keV質(zhì)子60°入射，輻照后量子效率短波段下降較0°入射更為明顯，且電池反射率增加也明顯，說明ZnO受到的損傷更嚴(yán)重。利用wxAMPS模擬可知，光學(xué)透過率下降導(dǎo)致EQE均勻下降，并造成電流和