[發(fā)明專利]一種基于溶液法的太陽能電池及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-10-30
• 公開（公告）號: CN109473552B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘭春鋒;范平;羅景庭;梁廣興;藍華斌;彭歡信
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/46;H01L51/48
• 代理公司: 深圳市君勝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44268
• 代理人: 王永文;劉文求

本發(fā)明公開一種基于溶液法的太陽能電池及其制備方法，方法包括步驟：提供含陰極的基底；在所述基底上形成電子傳輸層；在所述電子傳輸層上形成Sb₂S₃薄膜；其中所述Sb₂S₃薄膜的制備過程：將Sb₂S₅溶于硫化銨溶液，過濾，取上清液備用；將所述上清液旋涂于所述電子傳輸層上，然后依次進行干燥、退火處理，得到所述Sb₂S₃薄膜；在所述Sb₂S₃薄膜上形成空穴傳輸層；在所述空穴傳輸層上形成陽極。本發(fā)明采用溶液法旋涂的技術(shù)，使用硫化銨溶解Sb₂S₅制備前驅(qū)體，旋涂退火后制備Sb₂S₃薄膜。通過精準控制濃度、旋涂次數(shù)和退火溫度時間等參數(shù)，實現(xiàn)高質(zhì)量Sb₂S₃薄膜的制備，將有利于太陽能電池效率的提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及新型薄膜太陽能電池光電功能材料領(lǐng)域，尤其涉及一種基于溶液法的太陽能電池及其制備方法。

背景技術(shù)

Sb₂S₃薄膜在可見光區(qū)域具有高吸收系數(shù)，接近太陽能電池應(yīng)用的最佳帶隙。此外，Sb₂S₃薄膜太陽能電池在弱光照射條件下仍然具有良好的光伏性能，可以在多云天氣、室內(nèi)條件和建筑物墻壁上實現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)換。因此，對Sb₂S₃薄膜太陽能電池的研究對于下一代光伏電池具有很高的價值。為促進Sb₂S₃薄膜太陽能電池的發(fā)展，進行了器件結(jié)構(gòu)設(shè)計和薄膜質(zhì)量的優(yōu)化。眾所周知，吸收層對器件的光伏性能起著重要作用。因此，近年來已經(jīng)引入了許多方法來優(yōu)化Sb₂S₃膜的質(zhì)量。其中一種采用水溶性化學(xué)浴沉積（CBD）制備Sb₂S₃薄膜，采用氯化銻和硫代硫酸鈉的溶液混合物作為Sb³⁺和S^2-離子的低溫前體來源。然而，使用CBD方法幾乎不能避免硫化銻的氧化，因此形成的氧化銻在表面上產(chǎn)生深陷阱缺陷，導(dǎo)致光激發(fā)電荷載體的嚴重復(fù)合。后期引入了硫代乙酰胺處理后消除了深層氧化物缺陷并達到7.5％的光電轉(zhuǎn)換效率，但是CBD方法仍然面臨在介孔TiO₂薄膜上需要長時間形成Sb₂S₃的問題。其他一些方法，包括原子層沉積和精確厚度沉積也應(yīng)用于平面Sb₂S₃太陽能電池，但這些方法制備流程復(fù)雜，不符合現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)化要求。為此，利于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的基于真空蒸發(fā)沉積技術(shù)的制備方法獲得了廣泛重視。其中一種采用真空單源熱蒸發(fā)法制備Sb₂S₃薄膜，其過程是直接蒸發(fā)Sb₂S₃前驅(qū)體粉末材料，在基底上沉積Sb₂S₃薄膜的制備方法。然而，直接單源熱蒸發(fā)的Sb₂S₃薄膜在蒸發(fā)和后退火過程中會經(jīng)歷硫損失，成分容易偏離化學(xué)計量比直接導(dǎo)致薄膜質(zhì)量和重復(fù)性降低，這將嚴重損害薄膜質(zhì)量和器件性能。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于溶液法的太陽能電池及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有單源熱蒸發(fā)的Sb₂S₃薄膜在蒸發(fā)和后退火過程中會經(jīng)歷硫損失，這將嚴重損害薄膜質(zhì)量和器件性能，而采用SbCl₃或Sb₂O₃作為銻源溶液法制備的硫化銻，需要低溫環(huán)境，且制備的薄膜存在較多的雜相，影響薄膜質(zhì)量和器件性能的提升的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于溶液法的太陽能電池的制備方法，其中，包括步驟：