[發(fā)明專利]一種全銻基薄膜太陽(yáng)電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011527799.1
• 申請(qǐng)日: 2020-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN112635593B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹宇;劉超穎;周靜;祝新運(yùn);蔣家豪;凌同;曲鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/0336
• 分類號(hào): H01L31/0336;H01L31/0392;H01L31/0725;H01L31/18
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所 22102
• 代理人: 陳傳林

一種全銻基薄膜太陽(yáng)電池及其制備方法，包括：前電極、頂電池、背電極，其特點(diǎn)是，前電極為透明導(dǎo)電玻璃層，頂電池由依次層疊設(shè)置的Sb₂O₃薄膜作為第一電子傳輸層、Sb₂S₃薄膜作為第一吸光層、CuSbS₂薄膜作為第一空穴傳輸層組成；還包括在頂電池與背電極之間依次層疊設(shè)置中間電池、底電池，中間電池由依次層疊設(shè)置的Sb₂O₃薄膜作為第二電子傳輸層、Sb₂(S,Se)₃薄膜作為第二吸光層、CuSbS₂薄膜作為第二空穴傳輸層組成；底電池由依次層疊設(shè)置的Sb₂O₃薄膜作為第三電子傳輸層、Sb₂Se₃薄膜作為第三吸光層、CuSbS₂薄膜作為第三空穴傳輸層；背電極為金屬電極層。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低且性能穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電材料及薄膜太陽(yáng)電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全銻基薄膜太陽(yáng)電池及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)發(fā)展和人口增長(zhǎng)，全球能源需求不斷增加，特別是對(duì)傳統(tǒng)能源，如石油、煤炭和天然氣的依賴仍在繼續(xù)。化石燃料是不可再生能源，未來(lái)終將耗盡，而現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需要更多低污染、可持續(xù)的能源。因?yàn)樘?yáng)電池可以實(shí)現(xiàn)光能到電能的轉(zhuǎn)換，并且蘊(yùn)含著巨大的開發(fā)潛力，所以引起了本領(lǐng)域的高度關(guān)注。銻基薄膜太陽(yáng)電池具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、綠色無(wú)毒、易于大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)，成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。

在薄膜太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)中，電子傳輸層是重要的組成部分之一，電子傳輸層選材質(zhì)量不但會(huì)影響載流子的提取和輸運(yùn)，而且對(duì)于光吸收層的生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生較大影響。目前常用的電子傳輸層有氧化鋅(ZnO)、二氧化鈦(TiO₂)、二氧化錫(SnO₂)、硫化鎘(CdS)，這些材料存在的問(wèn)題是：存在一定的離子擴(kuò)散、能級(jí)匹配不度高、制備方法復(fù)雜、薄膜的均勻程度和平整程度不足、透光率低、成本相對(duì)較高、光電性能較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低且性能穩(wěn)定的全銻基薄膜太陽(yáng)電池；并提供科學(xué)合理，制備流程簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，適合于工業(yè)化生產(chǎn)，效率高的全銻基薄膜太陽(yáng)電池制備方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的之一采用的技術(shù)方案是：一種全銻基薄膜太陽(yáng)電池，它包括：前電極、頂電池、背電極，其特征是，所述前電極為透明導(dǎo)電玻璃層，所述頂電池由自上至下依次層疊設(shè)置的Sb₂O₃薄膜作為第一電子傳輸層、Sb₂S₃薄膜作為第一吸光層、CuSbS₂薄膜作為第一空穴傳輸層組成；還包括在所述頂電池與背電極之間自上至下依次層疊設(shè)置中間電池、底電池，所述中間電池由自上至下依次層疊設(shè)置的Sb₂O₃薄膜作為第二電子傳輸層、Sb₂(S,Se)₃薄膜作為第二吸光層、CuSbS₂薄膜作為第二空穴傳輸層組成；所述底電池由自上至下層疊設(shè)置的Sb₂O₃薄膜作為第三電子傳輸層、Sb₂Se₃薄膜作為第三吸光層、CuSbS₂薄膜作為第三空穴傳輸層；所述的背電極為金屬電極層。

進(jìn)一步，所述透明導(dǎo)電玻璃層是摻硼、鋁和鎵的氧化鋅薄膜，摻氟二氧化錫薄膜和氧化銦錫薄膜至少一種。

進(jìn)一步，所述金屬電極層為金、銀、銅或鋁薄膜，厚度為50-100nm。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的之二采用的技術(shù)方案是：根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全銻基薄膜太陽(yáng)電池，其特征是，它的制備方法包括以下步驟：

1)透明導(dǎo)電玻璃層的制備：將FTO導(dǎo)電玻璃依次用去離子水、丙酮、異丙醇、無(wú)水乙醇各進(jìn)行40min的超聲清洗，氮?dú)獯蹈珊蟠茫?/p>