[發(fā)明專利]一種基于三元無(wú)機(jī)平板型異質(zhì)結(jié)薄膜的太陽(yáng)電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710995180.5
• 申請(qǐng)日: 2017-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107887513B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳王偉;王命泰;齊娟娟;董超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H01L51/46
• 分類號(hào): H01L51/46;H01L51/42;H01L51/48;B82Y30/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 郎海云

1.一種基于三元無(wú)機(jī)平板型異質(zhì)結(jié)薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：在玻璃襯基上依次沉積有陽(yáng)極、三元無(wú)機(jī)平板型異質(zhì)結(jié)薄膜、有機(jī)空穴傳輸層、陰極；所述的太陽(yáng)電池陽(yáng)極為ITO層；所述的三元無(wú)機(jī)平板型異質(zhì)結(jié)薄膜由TiO₂納米薄膜、CdS納米薄膜和CuInS₂納米薄膜組成，TiO₂納米薄膜、CdS納米薄膜和CuInS₂納米薄膜，依次沉積于太陽(yáng)電池陽(yáng)極上；所述的有機(jī)空穴傳輸層為Spiro-OMeTAD薄膜；所述的陰極為Au薄膜；

所述的基于三元無(wú)機(jī)平板型異質(zhì)結(jié)薄膜的太陽(yáng)電池的制備方法，包括以下步驟：

（1）將陽(yáng)極ITO導(dǎo)電玻璃用濃鹽酸和Zn粉刻蝕成細(xì)條，再經(jīng)丙酮、異丙醇、超純水分別超聲清洗4-6分鐘，干燥后,得經(jīng)過(guò)刻蝕后的ITO導(dǎo)電玻璃；在刻蝕后的ITO導(dǎo)電玻璃上沉積TiO₂納米薄膜后備用；

（2）配置濃度為0.4-0.6g/L的硫酸鎘水溶液，向其中加入濃度為25%-28%的氨水，并在60-70℃水浴中攪拌溶解；配置濃度為50-60g/L的硫脲水溶液；硫酸鎘水溶液：氨水：硫脲水溶液體積比為340-360：54-58:43-47；將沉積有TiO₂薄膜的ITO導(dǎo)電玻璃豎直懸空浸置于攪拌狀態(tài)的硫酸鎘和氨水的混合水溶液中，加入硫脲水溶液，繼續(xù)在60-70℃水浴中進(jìn)行8-12min反應(yīng)沉積，得到TiO₂和CdS兩種納米薄膜組成的二元平板型異質(zhì)結(jié)薄膜；

（3）室溫下將InCl₃溶于N,N-二甲基甲酰胺中，攪拌0.5-1.5小時(shí)，配制成145-147g/L的溶液，然后加入CuI，繼續(xù)攪拌0.5-1.5小時(shí)，再加入硫脲，室溫下攪拌15-30小時(shí)，得到CuInS₂反應(yīng)前驅(qū)物溶液，其中InCl₃:CuI:硫脲的摩爾比為1:1:6-10；

將CuInS₂反應(yīng)物前驅(qū)物溶液滴加到所得的二元平板型異質(zhì)結(jié)薄膜上并旋涂成膜，重復(fù)旋涂2次，得到CuInS₂反應(yīng)前驅(qū)物薄膜；將所得的反應(yīng)前驅(qū)物薄膜放在65℃真空干燥箱中干燥后，置于惰性氣體保護(hù)下的熱臺(tái)上，先將熱臺(tái)溫度升至120-180℃并保持4-6分鐘,然后繼續(xù)升溫至200-300℃并于此溫對(duì)樣品進(jìn)行5-15分鐘的熱處理；熱處理結(jié)束后，樣品自然冷卻至室溫，得到結(jié)晶性CuInS₂胚膜；重復(fù)操作至CuInS₂納米薄膜的厚度達(dá)標(biāo)，得到TiO₂、CdS和CuInS₂三種納米薄膜組成的三元平板型異質(zhì)結(jié)薄膜；

（4）在步驟（3）所得的三元平板型異質(zhì)結(jié)薄膜上，旋涂一層濃度為60-90mg/mL的Spiro-OMeTAD、LiTFSI和TBP混合物溶液，在空氣中50-150℃熱處理5-15分鐘，得到Spiro-OMeTAD薄膜空穴傳輸層；

（5）在步驟（4）所得的Spiro-OMeTAD薄膜空穴傳輸層上，通過(guò)熱蒸發(fā)方法蒸鍍Au薄膜,得到基于三元無(wú)機(jī)平板型異質(zhì)結(jié)薄膜的太陽(yáng)電池；

（6）將步驟（5）制得的太陽(yáng)電池在惰性氣體保護(hù)下封裝獲得太陽(yáng)電池產(chǎn)品。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三元無(wú)機(jī)平板型異質(zhì)結(jié)薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：TiO₂納米薄膜由20-30nm的TiO₂納米顆粒組成，CdS納米薄膜由10-20nm的CdS納米顆粒組成，CuInS₂納米薄膜由10-20nm的CuInS₂納米顆粒組成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于三元無(wú)機(jī)平板型異質(zhì)結(jié)薄膜的太陽(yáng)電池，其特征在于：所述的ITO層的厚度為100-300nm，TiO₂納米薄膜的厚度為50-150nm，CdS納米薄膜厚度為50-100nm，CuInS₂納米薄膜厚度為100-500nm，Spiro-OMeTAD薄膜厚度為100-200nm，Au薄膜厚度為60-120nm。