ZnO/Cu2O光伏器件性能的模擬研究

鄧泉榮，李義奇，陳戀，王升高

1.等離子體化學與新材料湖北省重點實驗室（武漢工程大學），湖北武漢 430205；2.河南省低碳及環境材料國際聯合實驗室（鄭州大學），河南鄭州 450001

ZnO/Cu2O光伏器件性能的模擬研究

鄧泉榮1，2，李義奇1，陳戀1，王升高1

1.等離子體化學與新材料湖北省重點實驗室（武漢工程大學），湖北武漢 430205；2.河南省低碳及環境材料國際聯合實驗室（鄭州大學），河南鄭州 450001

為進一步理解n-ZnO/p-Cu2O異質結光伏器件內部運行機制和影響器件光電效率的主要因素，利用AMPS-1D光伏器件模擬軟件對ZnO/Cu2O異質結器件的光伏性能進行模擬計算研究.通過調節ZnO厚度與施主濃度、Cu2O厚度與受主濃度、背電極金屬功函數對器件的輸出性能進行計算和分析.結果表明，在ZnO施主濃度為1×1019cm-3，厚度為200 nm，Cu2O受主濃度為1×1019cm-3，厚度為9 500 nm，背電極的功函數高于4.8 eV時，器件光電轉化效率高達16.9%.通過在Cu2O中增加體缺陷及在ZnO/Cu2O界面處增加界面缺陷，計算和分析缺陷對器件性能的影響.當Cu2O層體缺陷濃度高于1×1017cm-3或界面缺陷濃度高于1×1012cm-2時，器件的光電轉化效率嚴重衰減，說明降低Cu2O體缺陷及界面缺陷是提高器件效率的關鍵.

AMPS-1D；n-ZnO/p-Cu2O異質結；體缺陷；界面缺陷；光伏器件

隨著光伏產業的發展，新型氧化物光伏器件由于其原材料無毒、穩定、資源豐富等特點逐漸受到研究者廣泛關注.帶隙寬度為2.10 eV的Cu2O是一種直接帶隙半導體，具有比晶體Si更高的光吸收系數，被認為是最具有潛力的光伏材料之一［1-5］.實驗制備的Cu2O一般呈p型，需要與其他n型半導體材料組成異……