[發明專利]一種MoO3/MoS2/LiF柔性異質結太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201610908370.4
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN106409935B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 曾祥斌;李寒劍;徐素娥;郭富城;陳曉曉;王文照;丁佳
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L31/032
• 分類號: H01L31/032;H01L31/0725;H01L31/18
• 代理公司: 北京連城創新知識產權代理有限公司11254
• 代理人: 郝學江

1.一種MoO₃/MoS₂/LiF柔性異質結太陽能電池，其特征在于，包括柔性襯底(7)、金屬背極(6)、空穴傳輸層(5)、無機電子空穴激發層(4)、電子傳輸層(3)、透明導電層(2)、金屬柵極(1)，其中，所述柔性襯底（7）為聚酰亞胺；所述金屬背極（6）是Al或Ag，厚度為 50-100 nm；所述空穴傳輸層（5）為MoO₃，厚度為10-80 nm；所述無機電子空穴激發層（4）為MoS₂，厚度0.65-1.5 nm；所述電子傳輸層（3）為LiF，厚度為1.5-5 nm；所述透明導電層（2）是石墨烯，厚度為 0.5-2 nm；所述金屬柵極（1）是Al或Ag，厚度為50-100 nm。

2.根據權利要求1所述柔性異質結太陽能電池的制備方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)清洗柔性襯底并烘干；

(2)用真空鍍膜機采用熱蒸發的方式在柔性襯底上蒸鍍Al薄膜；

(3)制備MoO₃溶液，并用勻膠機旋涂在蒸有Al膜的柔性襯底上；

(4)在臥式管式爐中，CVD法原位硫化生成MoS₂層同時對MoO₃層進行退火，在MoO₃層上方形成MoS₂電子空穴激發層；

(5)真空鍍膜機采用熱蒸發的方式在MoS₂層上蒸鍍LiF電子傳輸層；

(6)在LiF電子傳輸層上方利用勻膠機采用旋涂的方法形成石墨烯透明導電層；

(7)真空鍍膜機采用熱蒸發的方式在石墨烯透明導電層上方用掩模版蒸鍍形成柵電極。

3.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，制備溶液法MoO₃并旋涂至蒸有Al膜的柔性襯底形成MoO₃層的流程為：

(1)將0.4 g (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O溶解在10 ml去離子水中，并加入少量鹽酸溶液；

(2)將步驟（1）中得到的溶液在空氣中以80℃加熱1 h；

(3)將步驟（2）中剩余的溶液用去離子水稀釋至1-8 mg/mL質量比的溶液；

(4)將步驟（3）中得到的溶液在勻膠機以3000 r/min的轉速旋涂30 s。

4.如權利要求2所述的制備方法，其特征是，所述CVD法原位硫化生成MoS₂層同時對MoO₃層進行退火的流程為：

(1)將盛有100 mg-500 mg硫粉的石英舟置于爐中央，將旋涂有MoO₃的樣片置于加熱爐石英管通風口下流低溫區，向石英管充入保護氣體Ar氣 10-15 min以排凈空氣，然后加熱石英管至120℃-150℃，其中，Ar氣流量為10-100 sccm；

(2)保持上述Ar氣流量不變，以 3℃/min-5℃/min緩慢加熱石英管至 180℃-200℃，恒溫5-30 min后冷卻至室溫。

5.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，旋涂石墨烯透明導電層的流程為：

(1)稱量氧化石墨，分別配制出質量濃度為1-8 mg/mL的氧化石墨烯溶液；

(2)采用勻膠機進行旋涂，先將氧化石墨烯分散液滴在玻璃上濕潤1 min，再將基底以600 r/min轉速旋轉1 min，使溶液充分分散在基底上，然后再以800 r/min轉速旋轉1 min，使形成的薄膜變薄，最后以1600 r/min轉速旋轉1 min，加快溶劑蒸發，使薄膜變干；

(3)氧化石墨烯薄膜采用一步還原工藝，還原劑分別為肼蒸汽和HI溶液，一步還原工藝分別為肼蒸汽60℃處理24h，HI溶液100℃處理3 h，將氧化石墨烯薄膜還原成石墨烯薄膜，還原氧化石墨烯薄膜經去離子水和乙醇清洗，80℃烤干24 h。

6.如權利要求2所述的制備方法，其特征在于，LiF和MoO₃的純度為大于99.5%，硫粉S的純度為大于99.95%。