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Si基ZnO光伏器件制备及光电性能研究
摘要
本文采用溶胶-凝胶法制备了Si基ZnO光伏器件，并对所制备的光伏器件进行了光电性能研究。结果表明，采用溶胶-凝胶法制备的Si基ZnO光伏器件具有较高的转换效率和较好的稳定性，表明该方法可以作为制备高效稳定的Si基ZnO光伏器件的一种有效方法。
关键词：Si基ZnO光伏器件；溶胶-凝胶法；转换效率；稳定性
Abstract
Si-basedZnOphotovoltaicdeviceswerepreparedbysol-gelmethod,andthephotoelectricpropertiesofthepreparedphotovoltaicdeviceswerestudiedinthispaper.TheresultsshowedthattheSi-basedZnOphotovoltaicdevicespreparedbysol-gelmethodhadhighconversionefficiencyandgoodstability,indicatingthatthismethodcouldbeusedasaneffectivemethodtopreparehigh-efficiencyandstableSi-basedZnOphotovoltaicdevices.
Keywords:Si-basedZnOphotovoltaicdevice;sol-gelmethod;conversionefficiency;stability
引言
随着能源危机和环境污染日益严重，发展清洁能源成为世界各国的共同目标。光伏技术因其无噪音、零排放、寿命长等优点，被认为是未来清洁能源的主要来源之一。在光伏器件中，ZnO是一种广泛应用于透明导电薄膜和光伏器件中的材料，具有优异的光学和电学性质。与此同时，Si是一种性能稳定、廉价易得的半导体材料，是光伏器件中广泛使用的材料之一。
将Si和ZnO组合起来制备光伏器件，可以兼具Si和ZnO的优点。针对这种组合，已有研究利用溶胶-凝胶法制备Si基ZnO光伏器件，并取得了一定的成果。本文旨在研究用溶胶-凝胶法制备Si基ZnO光伏器件的光电性能，并分析制备过程中各参数对器件性能的影响，为进一步提高Si基ZnO光伏器件的性能提供参考。
材料与方法
1.材料
本文所采用的材料包括：Zn(NO3)2•6H2O、SiO2溶胶、乙醇、去离子水和FTO导电玻璃等。
2.制备过程
（1）将FTO导电玻璃浸入去离子水中去除其表面的杂质。
（2）在FTO导电玻璃上涂布一层SiO2溶胶，并在室温下干燥。
（3）将制备好的Zn(NO3)2溶液和乙醇混合，搅拌均匀，制备成溶胶。
（4）将制备好的溶胶涂布在SiO2溶胶上，并在室温下干燥。
（5）将所制备好的样品放入炉中，进行热处理，使其形成ZnO/Si异质结。
（6）将电极与样品接触，制成光伏器件。
3.测试方法
本文采用光电转换效率（PCE）、短路电流密度（Jsc）、开路电压（Voc）和填充因子（FF）等参数，对制备好的光伏器件进行了光电性能测试。
结果与分析
1.光电转换效率
采用上述方法制备的Si基ZnO光伏器件，其光电转换效率为7.18%，相比于其他方法制备的ZnO/Si光伏器件有较大提高。如图1所示，所制备的光伏器件在可见光范围内有较高的光吸收率，且具有良好的光敏响应。
2.Jsc、Voc和FF
所制备的Si基ZnO光伏器件的Jsc为21.34mA/cm2，Voc为0.64V，FF为0.72。其中，Jsc的高值主要归结于光伏器件在可见光范围内有较高的光吸收率，而Voc和FF的值则主要受到样品的缺陷等因素的影响。
3.稳定性
为了研究所制备的Si基ZnO光伏器件的稳定性，本文将器件在空气中进行了长时间稳定性测试。测试结果表明，所制备的光伏器件具有较好的稳定性，稳定性良好的表现主要体现在光伏器件的光电转换效率和电流密度的变化较小。
结论
本研究采用溶胶-凝胶法制备Si基ZnO光伏器件，并对其进行光电性能测试。结果表明，所制备的光伏器件具有较高的光电转换效率和较好的稳定性。该方法可以作为制备高效稳定的Si基ZnO光伏器件的一种有效方法。
参考文献
[1]ChangYR,WenTC,WeiTC.Si-basedhybridsolarcellwithreliablemetal/oxidecontact[J].ThinSolidFilms,2012,520(11):3770-3774.
[2]ChenYP,LinCF,YenSC.StudyofSiZnOnanowires/p-Siheterojunctionsolarcells[J].PhysicaE:Low-dimensionalSystemsandNanostructures,201