[發(fā)明專利]化合物薄膜太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310601907.9
• 申請(qǐng)日: 2013-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN104659123B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐江;周英;冷美英;劉新勝;韓珺;羅苗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/032
• 分類號(hào): H01L31/032;H01L31/072;H01L31/18
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青

化合物薄膜太陽能電池及其制備方法，屬于半導(dǎo)體光電材料與薄膜太陽能電池制備領(lǐng)域，解決現(xiàn)有化合物薄膜太陽能電池中所需材料在地殼中含量較少、價(jià)格昂貴、對(duì)人體有毒的問題。本發(fā)明的化合物薄膜太陽能電池，包括襯底及透明電極層、N型緩沖層、P型吸收層和背電極層，P型吸收層材料為Sb₂Se₃、Cu₃SbS₃或Cu₃SbS₄；本發(fā)明的制備方法包括沉積透明電極層步驟、沉積N型緩沖層步驟、沉積P型吸收層步驟、沉積電極層步驟；還可以加入沉積空穴傳導(dǎo)層步驟。本發(fā)明中構(gòu)成P型吸收層的各種材料均選自地殼中資源豐富且不含有毒成分的元素，在制造和使用過程中不會(huì)造成環(huán)境污染，由它們構(gòu)成的P型吸收層材料的禁帶寬度范圍約為0.5ev～2.5ev，光譜響應(yīng)范圍較廣，吸光系數(shù)高達(dá)10⁵cm^?1。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體光電材料與薄膜太陽能電池制備領(lǐng)域，具體涉及銻基化合物薄膜太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著全球能源危機(jī)的來臨，以及日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，清潔無污染能源的研究已是迫在眉睫。太陽能作為一種清潔且儲(chǔ)量豐富的能源，已引起人們的廣泛關(guān)注。如何制備出成本較低，轉(zhuǎn)換效率較高的太陽能電池則是其中的研究重點(diǎn)。太陽能電池是一種利用光生伏特效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件。多元化合物薄膜太陽能電池因其材料用量少、制備耗能低、弱光和高溫性能好、質(zhì)量較輕、可制作柔性電池、應(yīng)用范圍較廣等優(yōu)點(diǎn)受到更多的重視。但現(xiàn)有薄膜太陽能電池(CIGS、CdTe、CZTS)含有鎘，見Wu X,et al.“16.5％-efficient CdS/CdTe polycrystalline thin film solar cell”(ConferenceProceedings,17th European Photovoltaic Solar Energy Conference,Munich,22–26October 2001；995–1000)；并見美國(guó)專利US20130074912A1：Band structureengineering for improved efficiency of cdte based photovoltaics。鎘有劇毒，大范圍應(yīng)用有很大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，且所含部分元素在地殼中含量較少以致價(jià)格昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供化合物薄膜太陽能電池及其制備方法，解決現(xiàn)有化合物薄膜太陽能電池中所需材料蘊(yùn)含的元素在地殼中含量較少、價(jià)格昂貴、對(duì)人體有毒或生產(chǎn)工藝復(fù)雜的問題。

本發(fā)明所提供的化合物薄膜太陽能電池，包括襯底(1)及在其上依次沉積的透明電極層(2)、N型緩沖層(3)、P型吸收層(4)和背電極層(6)，其特征在于：

所述P型吸收層(4)材料為Sb₂Se₃。

所述的化合物薄膜太陽能電池，所述P型吸收層(4)上可以沉積有空穴傳導(dǎo)層(5)，空穴傳導(dǎo)層(5)上再沉積背電極層(6)。

所述的化合物薄膜太陽能電池，所述襯底(1)可以為玻璃材料；所述透明電極層(2)可以為SnO₂:F、In₂O₃:Sn或ZnO:Al材料；所述N型緩沖層(3)可以為TiO₂、CdS、Zn(S，O)、ZnO、In₂S₃、In₂(S,O,OH)₃、Sb₂S₃或BaTiO₃材料；所述空穴傳導(dǎo)層(5)可以為MoO₃、NiO、WO₃、V₂O₅、CuAlO₂或CuI材料；所述背電極層(6)可以為Mo、Cu、Au、Ni、Ag、C或Al材料或者它們的二元組合，所述二元組合為在一種材料的背電極層上再沉積另一種材料的背電極層。