[發明專利]柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法

有效

• 申請號: 202011502106.3
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112490332B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 程樹英;嚴瓊;鄧輝;孫全震;楊志遠;謝暐昊
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/032;H01L31/0216
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 丘鴻超;蔡學俊

1.一種柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法，其特征在于，在CZTSSe/CdS異質結界面形成Li摻雜，實現晶界處納米電場反轉，鈍化異質結界面缺陷，抑制載流子復合；在CZTSSe/Mo背接觸界面形成Ge摻雜，實現能帶調控，鈍化背接觸界面缺陷，抑制電子流向背接觸界面，減小界面復合；

在CZTSSe太陽電池中，吸收層為在兩側分別摻雜Li和Ge的CZTSSe薄膜，在CZTSSe/CdS異質結界面形成Li摻雜的濃度梯度，摻雜濃度從異質結界面到吸收層內部逐漸降低，在CZTSSe/Mo背接觸界面形成Ge摻雜的濃度梯度，摻雜濃度從背接觸界面到吸收層內部逐漸降低。

2.根據權利要求1所述的柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）清洗柔性襯底并吹干備用；

（2）將單質Cu、Zn、Sn、S、Se和LiOH按比例混合后，加入到乙二胺和乙二硫醇中，加熱攪拌至溶液澄清，制備Li摻雜的CZTSSe前驅體溶液；將單質Cu、Zn、Sn、S、Se和Ge按比例混合后，加入到乙二胺和乙二硫醇中，加熱攪拌至溶液澄清，制備Ge摻雜的CZTSSe前驅體溶液；

（3）在步驟（2）制備的溶液中加入乙醇胺、巰基乙酸、乙二醇甲醚配成的穩定劑，加入穩定劑后加熱攪拌至溶解；

（4）在潔凈的柔性襯底上，利用旋涂法將步驟（3）制得的前驅體溶液分批旋涂并退火，退火溫度為250~350℃，制得預制層薄膜；

（5）將預制層薄膜放置于盛有硒顆粒的石墨盒中，放入充滿氬氣的快速熱退火硒化爐中，升溫到500~600℃，保持一定時間，自然冷卻后得到雙陽離子摻雜的CZTSSe薄膜；

（6）采用化學水浴法在步驟（5）所得的CZTSSe薄膜表面沉積CdS薄膜，作為緩沖層；

（7）采用濺射法在步驟（6）所得的緩沖層上沉積本征氧化鋅i-ZnO薄膜；

（8）采用濺射法在步驟（7）所得的i-ZnO薄膜上沉積摻銦氧化鋅ITO薄膜；

（9）在步驟（8）所得的ITO薄膜上覆蓋掩膜版，采用真空熱蒸發法沉積金屬銀電極。

3.根據權利要求2所述的柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法，其特征在于，所述步驟（1）中，所述柔性襯底為鉬箔、濺射了Mo薄膜的金屬箔或濺射了Mo薄膜的聚酰亞胺薄膜。

4.根據權利要求2所述的柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法，其特征在于，所述步驟（2）中，調整LiOH的加入量，制備不同Li摻雜濃度的CZTSSe前驅體溶液，其中Li/(Li+Cu)的摩爾百分比為0-12%；調整Ge的加入量，制備不同Ge摻雜濃度的CZTSSe前驅體溶液，其中Ge/(Ge+Sn)的摩爾百分比為0-12%，光學帶隙在0.9 eV到1.5 eV之間變化。

5.根據權利要求4所述的柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法，其特征在于，所述步驟（4）中，將前驅體溶液分批旋涂并退火的具體方法為：先分批旋涂并退火不同Ge摻雜濃度的前驅體溶液，Ge摻雜濃度梯度降低，再分批旋涂并退火不同Li摻雜濃度的前驅體溶液，Li摻雜濃度梯度增加；其中，梯度摻雜的CZTSSe薄膜的厚度通過旋涂層數來進行控制。

6.根據權利要求2所述的柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法，其特征在于，所述雙陽離子摻雜的CZTSSe薄膜為鋅黃錫礦結構，薄膜厚度為1~3μm。

7.根據權利要求2所述的柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法，其特征在于，所述步驟（6）中，CdS薄膜的厚度為40-80nm。

8.根據權利要求2所述的柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法，其特征在于，所述步驟（7）中，i-ZnO薄膜的厚度為30-60nm。

9.根據權利要求2所述的柔性雙陽離子摻雜的CZTSSe太陽電池界面鈍化方法，其特征在于，所述步驟（8）中，ITO薄膜的厚度為150-200nm。