[發明專利]應用于太陽能電池的低阻硫化錫薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 200710045848.6
• 申請日: 2007-09-12
• 公開（公告）號: CN101127375A
• 公開（公告）日: 2008-02-20
• 發明（設計）人: 郭余英;史偉民;鄭耀明;魏光普;張瑜
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 上海上大專利事務所
• 代理人: 顧勇華

技術領域：

本發明涉及一種應用于太陽能電池的低阻硫化錫薄膜的制備方法，主要采用真空蒸發氣相沉積方法來制備薄膜，屬真空蒸發物理氣相沉積工藝技術領域。

背景技術：

隨著人們環保意識的增強，太陽能的開發應用越來越受到人們的關注，近些年來，硫化錫(SnS)薄膜作為太陽能電池的吸收層材料的研制已引起材料科學界的廣泛注意。SnS是IV-VI族斜方晶體結構的半導體，其光吸收系數大于10⁴cm^-1；在理論上其能量轉換效率比較高，達到25％；光學直接帶隙和間接帶隙寬度分別為1.3～1.5eV和1.0～1.1eV，接近太陽電池的最佳禁帶寬度1.5eV。它的組成元素Sn和S在自然界中含量豐富與GaTe、CdTe，、InP相比又無毒性，因此，SnS是一種高效、廉價、環保型的太陽能轉換材料。目前，真空蒸發物理氣相沉積方法制備的本征SnS薄膜具有純度高、表面光滑、厚度均勻可控、附著力強等優點，但是用該方法制備的SnS薄膜的電阻率約為數十至數百歐姆·厘米，這對于應用于太陽能電池的吸收層來說，其電阻率偏高。所以針對這個問題，我們的研究試驗采用了摻雜和熱處理的方法來降低其電阻率，這是我們的發明構思和理念，也是本發明的關鍵所在。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種低阻硫化錫薄膜的制備方法。本發明的技術方案是，用摻加雜質和熱處理的方法來降低SnS薄膜的電阻率，從而提高SnS薄膜在太陽能電池吸收層中的性能和效果。

本發明一種應用于太陽能電池的低阻硫化錫薄膜的制備方法，其特征在于具有一下的工藝過程和步驟：

a.采用傳統常規的真空蒸發法來沉積制備薄膜，原料采用有氧化銻的硫化錫，氧化銻的摻雜量為硫化錫重量的0.1％～0.3％；

b.將上述沉積制得的已摻雜有Sb2O3的SnS薄膜放置于氫氣氛圍中進行熱處理，熱處理的溫度為380℃～420℃；熱處理的時間為2.0～3.5小時；

c.然后將上述摻雜Sb2O3的SnS薄膜冷卻至室溫，即得到應用于太陽能電池的低阻SnS薄膜，其電阻率為6.4～21.0Ω·cm。

上述制備方法中，所述的氧化銻的最適宜摻雜量為硫化錫重量的0.2％。

上述制備方法中，所述的熱處理的最適宜溫度為400℃；最適宜的熱處理時間為3小時。

本發明方法制得的SnS薄膜其性能較普通常規方法制得的SnS薄膜要好很多，其他方法制備的SnS薄膜其電阻率一般在數十至數百歐姆·厘米范圍內，而本發明方法制備的SnS薄膜的電阻率為6.4～21.0Ω·cm范圍內。本發明方法制得的SnS薄膜適用于太陽能電池吸收層中的使用，是一種較好的低電阻率的太陽能吸收層材料。

附圖說明

圖1為本發明研究試驗中Sb2O3摻雜量與SnS薄膜電阻率的關系曲線圖。

圖2為本發明研究試驗中熱處理溫度與SnS薄膜電阻率的關系曲線圖。

圖3為本發明研究試驗中熱處理時間與SnS薄膜電阻率的關系曲線圖。

具體實施方式

現將本發明的具體實施例敘述于后。

實施例1

本實施例的具體過程和步驟如下：

1.采用傳統常規的真空蒸發氣相沉積裝置來進行薄膜沉積；原料采用有氧化銻摻雜的硫化錫，氧化銻的摻雜加入量為硫化錫重量的0.2％；

2.將上述沉積制得已摻雜有Sb2O3的SnS薄膜置于氫氣氛圍中進行熱處理，熱處理溫度為400℃；熱處理時間為3小時；

3.然后將上述摻雜Sb2O3的SnS薄膜冷卻至室溫，即制得應用于太陽能電池的低阻硫化錫薄膜，其電阻率為6.4Ω·cm。

本發明的研究試驗過程及試驗的分析和結論

本發明的試驗過程及對試驗的分析和結論：