[發(fā)明專利]一種銻基雙結疊層太陽電池的制備方法

有效

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• 申請日: 2018-04-21
• 公開（公告）號: CN108447936B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 曹宇;周靜;陳翰博;邢曉敏;侯秉東;陳步楊;周巖
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H01L31/0725
• 分類號: H01L31/0725;H01L31/18
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所 22102
• 代理人: 陳傳林

一種銻基雙結疊層太陽電池的制備方法，包括硫化銻頂電池和硒化銻底電池兩部分構成，根據(jù)兩個銻化物子電池沉積順序的不同，電池分為正結構和倒結構兩種，銻基雙結疊層太陽電池結構新穎，硫化銻和硒化銻材料的帶隙接近雙結疊層太陽電池頂電池和底電池的最佳帶隙組合，可以分別實現(xiàn)太陽光譜短波光和長波光的吸收，這兩種銻基化合物原材料豐富無毒、薄膜制備簡單、材料特性相似、工藝可以相互兼容，使得疊層電池在獲得高效率的同時，生產成本可以有效的降低，產業(yè)化前景廣闊。

技術領域

本發(fā)明涉及太陽電池技術領域，特別是涉及一種銻基雙結疊層太陽電池的制備方法。

背景技術

太陽電池是通過光電效應或者光化學效應直接把光能轉化成電能的裝置，是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導體器件。太陽電池發(fā)電屬于可再生能源利用的重要組成部分，隨著我國光伏產業(yè)的發(fā)展和對綠色能源的迫切需求，太陽電池正沿著高效、低成本的技術路線快速發(fā)展著。碲化鎘和銅銦鎵硒等薄膜太陽電池具有轉換效率高、價格低廉、輕便可柔性的優(yōu)點得到了較為廣泛的應用，但碲化鎘含有有毒元素鎘和稀有元素碲，銅銦鎵硒含有稀有且昂貴元素銦、鎵，這些都很大程度上限制了它們的大面積使用和長期發(fā)展。銻基化合物(硫化銻，硒化銻)薄膜具有帶隙適中，吸光系數(shù)高，原材料價格低，綠色無毒，制備方法簡單等特點，使得硒化銻太陽電池和硫化銻太陽電池受到了越來越多的關注。

硒化銻太陽電池及硫化銻太陽電池分別存在以下問題，限制了銻基太陽電池光電轉換效率的提高。

1、硫化銻薄膜的帶隙較寬，使得硫化銻太陽電池具有較高的開路電壓，但寬帶隙同時限制的長波光的吸收，硫化銻太陽電池的只能對小于850nm波長的光子產生響應,限制了電池的短路電流；

2、硒化銻薄膜的帶隙較窄，使得硒化銻太陽電池的光譜吸收限可以擴寬到1100nm，但硒化銻太陽電池確具有開路電壓低的問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對銻基太陽電池的現(xiàn)有問題和改進需求，創(chuàng)造性地提出了一種銻基雙結疊層太陽電池，實現(xiàn)了硫化銻太陽電池和硒化銻太陽電池的串聯(lián)疊加，能夠有效利用兩種電池優(yōu)點，擴寬太陽光譜響應，最大限度的利用光譜能量，提高電池的光電轉換效率，并且頂電池和底電池的制備工藝兼容，可以進一步降低成本，有利于產業(yè)化生產。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術方案之一是：一種銻基雙結疊層太陽電池，包括硫化銻太陽電池和硒化銻太陽電池，所述的硫化銻太陽電池核心PN結為：依次具有電子傳輸層、硫化銻吸光層、空穴傳輸層結構，所述的硒化銻太陽電池核心PN結為：依次具有電子傳輸層、硒化銻吸光層、空穴傳輸層結構，其特征是，所述的一種銻基雙結疊層太陽電池，根據(jù)兩個銻化物電池沉積順序不同，其分為正結構和倒結構，正結構電池依次由玻璃襯底、透明導電薄膜、電子傳輸層、硫化銻吸光層、空穴傳輸層、電子傳輸層、硒化銻吸光層、空穴傳輸層和金屬電極層構成，倒結構電池依次由不銹鋼襯底、金屬電極層、空穴傳輸層、硒化銻吸光層、電子傳輸層、空穴傳輸層、硫化銻吸光層、電子傳輸層、透明導電薄膜和金屬柵線電極構成，所述的硫化銻太陽電池設置為頂電池，所述的硒化銻太陽電池設置為底電池。

所述的電子傳輸層為氧化鋅薄膜、二氧化鈦薄膜或硫化鎘薄膜，其厚度為100～800nm。

所述的硫化銻吸光層為非晶態(tài)、微晶態(tài)、多晶態(tài)或單晶態(tài)，帶隙為1.7～1.9eV，其厚度為200～800nm。

所述的空穴傳輸層為氧化鎳薄膜或氧化鉬薄膜，其厚度為50～800nm。

所述的硒化銻吸光層為非晶態(tài)、微晶態(tài)、多晶態(tài)或單晶態(tài)，帶隙為1.0～1.4eV，其厚度為300～3000nm。

所述的金屬電極層和金屬柵線為金、銀、銅或鋁，其厚度為50～500nm。

所述的透明導電薄膜為透明導電氧化物，對正結構電池，采用氧化鋅薄膜或二氧化錫薄膜，對倒結構電池，采用氧化銦錫薄膜。