《表2 几种基于CIGS吸收层的缓冲层晶体结构及电学性质对比》

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《铜铟镓硒电池光电材料设计Ⅱ：缺陷机制和窗口层》

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为寻找环境更友好的缓冲层，与Cd同族的Zn是替代Cd的选择之一。立方ZnS的晶格常数a=0.541nm，与CIGS的晶格失配约6%，与CIGS晶格较好匹配。ZnS禁带宽度为3.65eV，作为CIGS/ZnO电池的缓冲层，其Eg略高。且其Ec=-1.04eV，与CIGS形成异质结时导带底失调值ΔEc≈0.8eV，对于获取高性能的CIGS太阳能电池难度较大。结合CIGS电池考虑，尽量选择与其本身元素相同或接近的元素组成的化合物对控制引入杂质缺陷是有利的。因此，In2S3逐渐成为研究较多的备选缓冲层材料之一。面心立方In2S3的晶格常数a=0.536nm，与CIGS晶格失配约7%，相对较好。其Eg=2.0eV，大小适中；Ec=-0.8eV，异质结CIGS/In2S3导带底失调值ΔEc≈0.58eV，比理想ΔEc稍高。这种情况下，可以通过微调电池中Ga的含量来抬高CIGS的Ec，从而修复ΔEc到合理水平。综合来看，In2S3在晶体结构和能带上基本满足高性能CIGS电池缓冲层的要求。另外，In2S3突出的优点是对环境完全友好，是一种较理想的缓冲层半导体材料。上述几种N型半导体材料作为CIGS太阳能电池缓冲层时，其结构和电学性质与CIGS吸收层对比的数据如表2所示。