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材料导报A:综述篇
2013年6月(上)第27卷第6期
氧化亚铜太阳能电池的研究进展
肖秀娣,徐刚,苗蕾
(中国科学院广州能源研究所;中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室,广州510640)
摘要系统总结了氧化亚铜材料的制备技术和氧化亚铜电池的研究进展,包括制备氧化亚铜的国相法、液相
法、气相法和同质结、肖特基结、异质结的氧化铜电池,揭示了制备高性能氧化亚铜电池的核心问题就是制备电阻率
低的氧化亚铜材料和形成界面势垒低的异质结氧化亚铜电池。
关键词太阳能电池氧化亚铜异质结
中图分类号:TR321
文献标识码;A
Research Progress of Cuprous Oxide Solar Cells
XIAO Xiudi, XU Gang, MIAO Lei
(Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinese Academy of Sciences; Key Laboratory for Renewable
Energy and Gas Hydrates, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 51064
Abstract The preparation method of cuprous oxide and the progress of cuprous oxide solar cells are systemati
cally summarized. According to the solid phase method liquid method and gas phase method of cuprous oxide prepa
ration and homojunction, Schottky untion and e erojunction of cuprous oxide solar cells, it illustrates that the key
problem to improve the photoelectric efficiency is to preparation cuprous oxide with low resistivity and formation the
low interface barrier of heterojunction solar cells
Key words solar cell, cuprous oxide, heterojunction
1概述
化亚铜单晶或者氧化亚铜多晶。作为铜的低价氧化物,氧化
亚铜的制备方法主要分为固相法、液相法和气相法。固相法
随着能源问题的日益严峻,人们对太阳能的研究也日益主要分为还原法和热氧化法;液相法有微乳法、水热/溶剂热
迫切和深入。太阳能电池是太阳能进行光电转换最直接的法、化学沉淀法、电化学法等;气相法主要有物理气相沉积
形式,受到人们的热捧。目前太阳能电池的种类已从硅系列法、化学气相沉积法和喷雾热解法。
的单晶硅、多晶硅、非晶硅以及薄膜硅电池,扩展到Ⅲ-V族半2.1固相法
导体(如GaAs、InP等)形成的单结、多结太阳能电池,以及近
固相反应的优勢在于反应过程具有易于控制、不使用溶
年来兴起的染料敏化、量子点敏化太阳能电池等,太阳能电剂、产率高、工艺简单等特点,但是缺点也很明显,主要是得
池结构和种类的变化主要是为了寻求成本更低、稳定性更到的产物纯度不高、粒径较大。
好、性价比更高的电池。作为廉价稳定的氧化物材料,氧化2.1.1还原法
亚铜具有原料丰富、无毒、成本低的特点,禁带宽度为1.2~
还原法主要以氧化铜为出发点,如在高温下(1000℃)用
.5ev,接近太阳光谱,因其电池的理论光电转换效率高达铜粉、氢气或液化石油气可将粉状的氧化铜还原制得氧化亚
20%而受到广泛关注。然而,从氧化亚铜作为光电转换材料铜(式(1)),但是制得的氧化亚铜经煅烧后容易结块,难于分
引起关注的20世纪70年代到现在,氧化亚铜电池的研究进散,且纯度不高(容易含有铜和氧化铜的杂质),粒度不均匀
展仍然很有限,这主要由材料的制备方法、电池的特点所决(氧化亚铜的粒径取决于铜粉和氧化铜的粒径),该方法难于
定。本文围绕氧化亚铜材料的制备和氧化亚铜电池的构成得到纳米级的氧化亚铜粉体
这两个影响氧化亚铜电池性能的关键因素来阐述氧化亚铜
CuO+CuーCu(0
光伏电池的研究进展,为其进一步深入研究提供参考。
1000℃
2氧化亚铜的制备方法
2.1.2氧化法
氧化法以铜为出发点制备氧化亚铜。陈德明等?利用
要制备质量好的氧化亚銅电池,首先要获得质量好的氧磁控溅射铜时充入一定量的氧气制备Cu2O薄膜,在氧分压
*国家自然科学基金(5110235);中国科学院广州能源所所长创新基金(y007r21001)
肖秀娣:女,1982年生,博士,副研究员,主要从事太阳能利用关键材料的研究 E-mail: xiudixiao@163.con徐刚:通讯作者,男,
1970年生,博士,研究员,主要从事太阳能利用关键材料的研究E-mail::xugang@ms.giec.ac.cn