化学浴沉积方法制备硫化铟敏化太阳电池及其性能研究

朱 俊 张耀红，2 胡林华 戴松元，*

(1中国科学院等离子体物理研究所，中国科学院新型薄膜太阳电池重点实验室，合肥230031;2中国科学院福建物质结构研究所，中国科学院光电材料化学与物理重点实验室，福州350002)

1 引言

窄带隙无机半导体材料在光吸收和稳定性方面有着优异的性能，可作为敏化剂来替代染料，可将这些无机半导体材料的尺寸控制在量子点范围，制成量子点光敏化剂用于敏化太阳电池，该类电池被称为量子点敏化太阳电池(QDSSCs).1-4量子点材料与传统染料相比具有以下优点:容易通过改变尺寸和组分使量子点的吸光范围扩展到红外光区;对氧和水具有更高的稳定性;可以开展多层或混合敏化增加量子点敏化材料的种类;量子点的多激子效应使获得量子效率大于1的太阳电池成为可能.5

目前在量子点敏化太阳电池中常用的半导体敏化剂有CdS、CdSe、PbS等.6，7为在未来太阳电池实用化中实现绿色工艺，有必要发展更低毒性的半导体敏化材料.硫化铟作为一种中等带宽的半导体材料，在III-VI族硫族半导体中占有重要位置.硫化铟通常存在三种不同的晶型，即α-In2S3(缺陷立方)、β-In2S3(缺陷尖晶石，以立方或四方的结构形式存在)和γ-In2S3(层状六方).8β-In2S3的带隙约在2.0-2.3 eV左右，是一种很有应用潜力的光电材料.由于硫化铟具有较高的消光系数已经被应用于太阳电池中，如在Cu(In，Ga)Se2太阳电池中替代有毒的CdS作为缓冲层.9另外，In2S3的玻尔半径约34 nm，10非常容易做成量子点形态，用于量子……