[發明專利]一種銅鋅錫硫薄膜太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201711385782.5
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108336177B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 陳果;李文杰;馮葉;周康;吳迪;楊春雷;鐘國華
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: H01L31/072
• 分類號: H01L31/072;H01L31/18
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 孫偉峰

本發明公開了一種銅鋅錫硫薄膜太陽能電池及其制備方法，通過對所述銅鋅錫硫薄膜太陽能電池的銅鋅錫硫薄膜吸收層進行表面處理后，再進行后序的制備工藝，以此鈍化了銅鋅錫硫薄膜吸收層的晶界面，抑制了載流子在晶界面的復合，提高了銅鋅錫硫薄膜太陽能電池器件的開路電壓和填充因子，以提高銅鋅錫硫薄膜太陽能電池的光電轉化效率，并制備出高性能的銅鋅錫硫薄膜太陽能電池。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其是一種銅鋅錫硫薄膜太陽能電池及其制備方法。

背景技術

近年來，基于CdTe和Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)吸收層材料的薄膜太陽電池得到了快速的發展，而且已經實現了商業化。但是，由于Cd有毒，In、Ga和Te為稀有金屬，導致采用這些材料的薄膜光伏組件難以實現產業化。因此，尋找一種安全環保且具備儲量豐富的原料源的薄膜材料成為了研究的熱點。四元化合物Cu₂ZnSnS₄(CZTS，銅鋅錫硫)半導體材料的所有組成元素儲量豐富且無毒，其吸收系數大(大于10⁴cm^-1)，對光的吸收能力好，最優單結帶隙約為1.5eV，能很好地吸收太陽光并將光能轉化為電能，是最有潛力的新型綠色光伏材料之一。

雖然目前CZTSSe太陽能電池的最高光電轉換效率已達12.6％，而純硫化的CZTS銅鋅錫硫薄膜太陽能電池的最高光電轉換效率可達9.2％，但是相比于CIGS太陽能電池可達到22.6％的最高光電轉換效率，銅鋅錫硫薄膜太陽能電池仍有很大的提升空間。其中，影響銅鋅錫硫薄膜太陽能電池的光電轉換效率的一個重要因素是銅鋅錫硫薄膜太陽能電池中的載流子會在界面進行復合，造成光生載流子的損失。因此，有必要提出一種抑制載流子在界面進行復合，以提高銅鋅錫硫薄膜太陽能電池的光電轉換效率的方案。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種銅鋅錫硫薄膜太陽能電池及其制備方法，來解決上述問題。

為了實現上述的目的，本發明采用了如下的技術方案：

本發明提供了一種銅鋅錫硫薄膜太陽能電池，包括襯底和依次設置在所述襯底上的第一電極層、銅鋅錫硫薄膜吸收層、窗口層和第二電極層，所述銅鋅錫硫薄膜吸收層經過表面處理，所述銅鋅錫硫薄膜吸收層上形成抑制載流子在晶界面進行復合的表面。

優選地，所述銅鋅錫硫薄膜吸收層和所述窗口層之間還設置有緩沖層。

優選地，所述窗口層和所述緩沖層之間還設置有本征氧化鋅層。

本發明還提供了一種如上所述的銅鋅錫硫薄膜太陽能電池的制備方法，包括步驟：S1、提供一襯底，在所述襯底上依次制作第一電極層和銅鋅錫硫薄膜吸收層；S2、使用表面處理試劑對所述銅鋅錫硫薄膜吸收層進行表面處理，使所述銅鋅錫硫薄膜吸收層上形成抑制載流子在晶界面進行復合的表面；S3、在所述銅鋅錫硫薄膜吸收層上依次制作窗口層和第二電極層。

優選地，所述表面處理試劑包括刻蝕液、鈍化液和硫化液。

優選地，所述步驟S2中，使用所述刻蝕液、鈍化液和硫化液分別對所述銅鋅錫硫薄膜吸收層進行表面處理或將所述刻蝕液、鈍化液和硫化液相互混合后對所述銅鋅錫硫薄膜吸收層進行表面處理。

優選地，所述刻蝕液選自鹽酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸和檸檬酸中的一種或兩種以上的酸液。

優選地，所述刻蝕液選自AlCl₃溶液、InCl₃溶液、GaCl₃溶液中的一種或兩種以上的溶液。

優選地，所述硫化液選自硫脲溶液、硫代乙酰胺溶液、硫化鈉溶液中的一種或兩種以上的溶液。

優選地，所述步驟S3中，在所述銅鋅錫硫薄膜吸收層上依次制作緩沖層、本征氧化鋅層、窗口層以及第二電極層。