[發(fā)明專利]一種柔性硒化銻薄膜太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810360066.X
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN108447946B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐江;李康華;牛廣達(dá);李夫;丁瑞卿;王斯羽;屠國力
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/0445;H01L31/0392
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 曹葆青;李智

本發(fā)明公開了一種柔性硒化銻(Sb₂Se₃)薄膜太陽能電池及其制備方法，該方法的具體步驟包括：1)在聚酰亞胺(PI)柔性基底(玻璃作為支撐)上沉積ITO導(dǎo)電基底；2)在柔性導(dǎo)電基底上沉積硫化鎘(CdS)薄膜；3)在CdS薄膜上蒸發(fā)沉積Sb₂Se₃薄膜，再在其上沉積對電極材料，形成對電極材料，將PI柔性基底從玻璃上剝離，即可制備得到所述的柔性硒化銻薄膜太陽能電池。該制備方法簡單，且首次成功制備了柔性硒化銻薄膜太陽能電池。

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，更具體地，涉及一種柔性硒化銻薄膜太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

硒化銻(Sb₂Se₃)是一種簡單的二元化合物，且化學(xué)組成元素銻和硒均為高儲量低毒元素，由于其禁帶寬度合適(～1.2eV)，吸光系數(shù)高(短波吸光系數(shù)10⁵cm^-1)，近些年硒化銻作為一種薄膜光伏吸收層材料，備受關(guān)注。硒化銻薄膜太陽能電池的發(fā)展也是十分迅猛，短短五年時間，已經(jīng)取得了認(rèn)證6.5％的能量轉(zhuǎn)換效率。

硒化銻作為一種一維鏈狀材料，有著和高分子化合物類似的機械性能，這樣的機械性能允許硒化銻的柔韌性。薄膜太陽能電池的優(yōu)勢在于：(1)制作材料使用少；(2)具有一定的柔韌性，能夠與建材等整合使用。相比于傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池，一維的硒化銻太陽能電池的應(yīng)用于柔性器件，會有著獨到的優(yōu)勢。

然而，即使硒化銻薄膜太陽能電池在幾年內(nèi)就取得了突破性的進(jìn)展，現(xiàn)有的所有技術(shù)與器件都是針對于剛性基底(如玻璃基底)，至今尚未成功地在柔性基底上制備出硒化銻薄膜太陽能電池。對于制備硒化銻薄膜及其太陽能電池器件，首選的要兼顧薄膜沉積速率，薄膜結(jié)晶性和柔性基底耐熱性等因素。過快的沉積速率，難以制備高質(zhì)量的薄膜，基底溫度過低，薄膜的結(jié)晶性差，影響器件性能，過高的基底溫度，則會對于柔性基底產(chǎn)生一定的破壞。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種柔性硒化銻薄膜太陽能電池及其制備方法，其充分結(jié)合柔性基底和柔性硒化銻薄膜太陽能電池的特點和制備需求，針對性對柔性硒化銻薄膜太陽能電池的制備方法進(jìn)行重新設(shè)計，對關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行控制和調(diào)整，相應(yīng)獲得了一種操作簡單可控、電池性能優(yōu)異的柔性薄膜太陽能電池及其制備方法。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種柔性硒化銻薄膜太陽能電池的制備方法，包括如下步驟：

(1)以剛性材料作為支撐，將柔性基底置于所述剛性材料上，利用磁控濺射在所述柔性基底上沉積ITO透明導(dǎo)電電極；

(2)在步驟(1)得到的ITO透明導(dǎo)電電極上沉積硫化鎘薄膜，得到沉積在所述ITO透明導(dǎo)電電極上的硫化鎘薄膜；

(3)在步驟(2)得到的所述硫化鎘薄膜上采用氣相轉(zhuǎn)移沉積法制備硒化銻薄膜；

(4)在步驟(3)得到的硒化銻薄膜上制備金對電極；

(5)將所述剛性材料與所述柔性基底分離，得到柔性硒化銻薄膜太陽能電池。

優(yōu)選地，所述剛性材料為玻璃，所述柔性基底為聚酰亞胺柔性基底。

優(yōu)選地，所述柔性基底為可見光波段的平均透過率85％，耐熱溫度400℃，耐酸堿性pH范圍為3～12的聚酰亞胺柔性基底。

優(yōu)選地，步驟(1)所述沉積ITO透明導(dǎo)電電極按照如下步驟進(jìn)行：利用磁控濺射法在所述的柔性基底上沉積ITO電極，該ITO電極可見光波段的平均透過率75％，方阻為7～15Ωsq^-1。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述硫化鎘薄膜的沉積按照如下步驟進(jìn)行：以硫酸鎘、氨水和硫脲為前驅(qū)體，利用化學(xué)水浴沉積方法，在步驟(1)所述ITO透明導(dǎo)電電極上制備CdS薄膜。