[發(fā)明專利]一種高取向性硒化銻薄膜及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610505363.X
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN106129143B
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐江;冷美英;何一粟
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢光電工業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/18;H01L31/0445
• 代理公司: 武漢帥丞知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司42220
• 代理人: 朱必武

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電材料及薄膜太陽能電池制備領(lǐng)域，具體涉及一種高取向性硒化銻薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

硒化銻（Sb₂Se₃）是一種很有潛力的薄膜光伏吸收層材料，它有著合適的禁帶寬度1~1.2eV，大的吸光系數(shù)（短波吸光系數(shù)>10⁵ cm^-1），原材料無毒且儲量豐富，但是直到最近幾年硒化銻薄膜太陽能電池才開始有國際文獻(xiàn)記載和報(bào)道。

硒化銻是比較特殊的帶狀材料，因此其各個方向上的遷移率有顯著的區(qū)別，而遷移率又決定著擴(kuò)散長度從而影響電流。太陽能電池效率N=Voc*Jsc*FF，其中的Jsc即為電流密度，是影響電池轉(zhuǎn)換效率的重要因素之一。專利文獻(xiàn)1（CN 105324863 A）記載了一種薄膜太陽能電池及薄膜太陽能電池的制造方法，該發(fā)明的目的在于，提供一種光電轉(zhuǎn)換效率高、尤其是開路電壓高的薄膜太陽能電池及薄膜太陽能電池的制造方法。該發(fā)明的薄膜太陽能電池具有陰極、陽極、配置于所述陰極與所述陽極之間的光電轉(zhuǎn)換層、和配置于所述陰極與所述光電轉(zhuǎn)換層之間的電子傳輸層，所述光電轉(zhuǎn)換層具有含有有機(jī)半導(dǎo)體的部位、和含有硫化銻和/ 或硒化銻的部位，在所述光電轉(zhuǎn)換層與所述電子傳輸層之間，配置有含有稀土類元素和/ 或元素周期表第2 族元素的層。然而該專利文獻(xiàn)1的技術(shù)方案存在的缺點(diǎn)是：其電池結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜， 硒化銻在其中的作用并不明確并且性能并未有顯著變化。

專利文獻(xiàn)2（CN 104638036 A）記載了一種高光響應(yīng)近紅外光電探測器，其特征在于：具體結(jié)構(gòu)為透明惰性基底/ 硒化銻薄膜/ 電極，其中硒化銻薄膜為經(jīng)過后硒化處理的硒化銻薄膜；所述后硒化處理為：將硒化銻薄膜在硒氛圍中進(jìn)行退火處理，其中：所述硒氛圍的硒蒸氣分壓為1 ～ 10000Pa，退火溫度為150 ～ 400℃，處理時(shí)間為5 ～ 30min ；或在硒化銻薄膜表面沉積一層硒，然后再進(jìn)行退火處理，其中：沉積的硒的厚度為1 ～ 500nm，退火溫度為150 ～ 400℃，退火時(shí)間為10 ～ 60min。該發(fā)明的高光響應(yīng)近紅外光電探測器的原材料豐富，價(jià)格低廉，工藝簡單、經(jīng)濟(jì)、可操作性強(qiáng)，且具有高靈敏度。然而該專利文獻(xiàn)2的技術(shù)方案存在的問題是：此方法為后處理方法，與本文制備硒化銻的方法相比更為復(fù)雜，并且此方法制備的硒化銻薄膜并不能具備有利的<002>取向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高取向性硒化銻薄膜及其制備方法，本發(fā)明的方法可以制備取向優(yōu)良的硒化銻薄膜從而得到高的短路電流密度。

本發(fā)明的還一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種包括該高取向性硒化銻薄膜的太陽能電池。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一個目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種高取向性硒化銻薄膜，其特征在于，所述硒化銻薄膜為采用對金屬銻薄膜進(jìn)行硒化處理得到良好取向的硒化銻薄膜，即為沿<002>方向生長的硒化銻鏈組成的薄膜。

一種如上所述的高取向性硒化銻薄膜的制備方法，具體步驟包括：

第一步，使用熱蒸發(fā)法制備金屬銻薄膜：所述金屬銻的蒸發(fā)工藝為蒸發(fā)源溫度為500 ~ 800℃，基片加熱溫度為常溫~ 200℃，蒸發(fā)時(shí)間為10 ~ 30min，真空度為10^-2 ~ 10^-4Pa；

第二步，對金屬銻薄膜進(jìn)行后硒化處理得到硒化銻薄膜，所述后硒化處理為：將金屬銻薄膜在硒氛圍中進(jìn)行退火處理，其中：所述硒氛圍的硒蒸氣分壓為1～10000Pa，退火溫度為300～450℃，處理時(shí)間為12～30min。

本發(fā)明的還一目的在于提供一種硒化銻薄膜太陽能電池，其特征在于，包括上述所述高取向性硒化銻薄膜的制備方法得到的高取向性硒化銻薄膜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：在本發(fā)明金屬銻硒化法制備高取向性硒化銻薄膜的方法及硒化銻薄膜太陽能電池，硒化銻薄膜的表面形貌和X射線衍射有顯著改變，晶粒尺寸變大至微米級，以<002>為最強(qiáng)峰或次強(qiáng)峰，對禁帶寬度的改變較小，使其稍微變寬而有著更合適的禁帶寬度。該制備方法可提高硒化銻薄膜太陽能電池的電流密度和填充因子，從而使效率大幅度提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的金屬銻薄膜的表面圖樣。

圖2為本發(fā)明的良好取向的硒（硫）化銻薄膜的橫截面示意圖和表面圖樣。

圖3為本發(fā)明的良好取向的硒（硫）化銻薄膜的光響應(yīng)曲線。