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第一篇 导论3

1 CZTS基薄膜太阳电池概述3

Kentaro Ito3

1.1 引言3

1.2 光伏效应4

1.3 最佳光伏半导体的探寻17

1.4 结论27

致谢27

参考文献27

2 CZTS基薄膜太阳电池的市场挑战33

Arnulf Jager-Waldau33

2.1 引言33

2.2 化合物薄膜技术与制造34

2.3 CZTS太阳电池的市场挑战38

2.4 结论39

参考文献39

第二篇 四元硫化物半导体的物理化学性质45

3 Cu2ZnSnS4（CZTS）的晶体学特征45

Susan Schorr45

3.1 引言：如何定义晶体结构？45

3.2 CZTS的晶体结构47

3.3 CZTS 中的点缺陷以及化学计量比的作用56

3.4 共生锌黄锡矿和黄锡矿的差别：仿真模拟方法58

3.5 结论59

参考文献59

4 第一性原理模拟电子结构和光学性质62

Clas Persson，Rongzhen Chen，Hanyue Zhao，Mukesh Kumar，Dan Huang62

4.1 引言62

4.2 计算背景64

4.3 晶体结构66

4.4 电子结构68

4.5 光学性质80

4.6 结论83

致谢84

参考文献84

5 锌黄锡矿：平衡态和第二相识别88

Dominik M.Berg，Phillip J.Dale88

5.1 引言88

5.2 锌黄锡矿的反应化学89

5.3 物相识别95

致谢104

参考文献104

6 CZTS单晶生长109

Akira Nagaoka，Kenji Yoshino109

6.1 引言109

6.2 生长过程109

6.3 CZTS单晶的性质115

6.4 结论118

致谢118

参考文献119

7 物理性质：实验数据汇编121

Sadao Adachi121

7.1 引言121

7.2 结构性质122

7.3 热学性质124

7.4 力学和晶格动力学性质127

7.5 电子能带结构130

7.6 光学性质136

7.7 载流子传输特性140

参考文献143

第三篇 薄膜合成及其太阳电池应用149

8 物理气相沉积前驱体层的硫化149

Hironori Katagiri149

8.1 引言149

8.2 第一个CZTS薄膜太阳电池149

8.3 ZnS作为前驱体的Zn源151

8.4 吸收层厚度的影响151

8.5 新的硫化系统152

8.6 形貌的影响153

8.7 带退火室的共溅射系统154

8.8 有效组分154

8.9 CZTS化合物靶材155

8.10 结论162

参考文献162

9 CZTS的反应溅射164

Charlotte Platzer-Bjorkman，Tove Ericson，Jonathan Scragg，Tomas Kubart164

9.1 引言164

9.2 反应溅射工艺165

9.3 溅射前驱体的特性166

9.4 溅射前驱体的退火172

9.5 器件性能173

9.6 结论174

参考文献175

10 CZTS薄膜的共蒸发及其太阳电池177

Thomas Unold，Justus Just，Hans-Werner Schock177

10.1 引言177

10.2 基本原则177

10.3 工艺变量182

致谢188

参考文献188

11 纳米晶墨水合成CZTSSe薄膜191

Charles J.Hages，Rakesh Agrawal191

11.1 引言191

11.2 纳米晶合成192

11.3 纳米晶表征199

11.4 烧结200

11.5 结论210

参考文献210

12 非真空工艺制备CZTS薄膜217

Kunihiko Tanaka217

12.1 引言217

12.2 溶胶－凝胶硫化法218

12.3 采用溶胶－凝胶硫化法制备CZTS薄膜219

12.4 与化学成分比的关系223

12.5 与H2S浓度的关系225

12.6 非真空工艺制备的CZTS太阳电池227

参考文献228

13 CZTS基单晶粒的生长及其在薄膜太阳电池中的应用230

Enn Mellikov，Mare Altosaar，Marit Kauk-Kuusik，Kristi Timmo，Dieter Meissner，Maa rja Grossberg，Jüri Krustok，Olga Volobujeva230

13.1 引言230

13.2 单晶粒粉体的生长和工艺基础231

13.3 化学蚀刻对单晶粒表面成分的影响235

13.4 CZTS基单晶粒的热处理236

13.5 CZTS基单晶粒和多晶材料的光电性质238

13.6 结论243

参考文献243

第四篇 薄膜太阳电池的器件物理249

14 CZTS基薄膜太阳电池中晶界的作用249

Joel B.Li，Bruce M.Clemens249

14.1 引言249

14.2 CIGSe和CdTe太阳电池250

14.3 CZTS基薄膜太阳电池253

14.4 结论261

参考文献261

15 共蒸发法制备CZTS基薄膜太阳电池267

Byungha Shin，Talia Gershon，Supratik Guha267

15.1 引言267

15.2 CZTS和CZTSe吸收层的制备269

15.3 共蒸发CZTS和CZTSe吸收层的基本性质269

15.4 全硫化物CZTS薄膜太阳电池的器件特性277

15.5 全硒化物CZTSe薄膜太阳电池的器件特性282

15.6 结论284

参考文献285

16 锌黄锡矿太阳电池中的损失机制289

Alex Redinger and Susanne Siebentritt289

16.1 引言289

16.2 当前最先进的CZTS基薄膜太阳电池289

16.3 主要的复合途径291

16.4 带隙变化296

16.5 串联电阻及其与Voc损失的关系299

16.6 结论303

致谢304

参考文献304

17 肼处理工艺制备CZTSSe的器件特性309

Oki Gunawan，Tayfun Gokmen，David B.Mitzi309

17.1 引言309

17.2 器件特性310

17.3 结论324

致谢325

参考文献325