[發明專利]一種銅鋅錫硫硒半透明太陽能電池器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202110333713.X
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113078225A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 辛顥;周亞格;龔元才;朱強;相春旭;代琪
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/032;H01L31/0749;H01L31/18;H01L21/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 王路

1.一種銅鋅錫硫硒半透明太陽能電池器件，其特征在于：以半透明摻氟氧化錫FTO或鍍有MoO₃的FTO即FTO-MoO₃為背電極，依次由鈉鈣玻璃、FTO/FTO-MoO₃背電極、銅鋅錫硫硒吸收層、硫化鎘緩沖層、高阻本征氧化鋅窗口層、低阻氧化銦錫窗口層和鎳鋁或銀電極組成。

2.根據權利要求1所述的銅鋅錫硫硒半透明太陽能電池器件，其特征在于：所述鈉鈣玻璃、FTO、MoO₃、銅鋅錫硫硒吸收層、硫化鎘緩沖層、高阻本征氧化鋅窗口層、低阻氧化銦錫窗口層、鎳鋁或銀電極的厚度分別為2.2mm、500nm、0-100nm、1-2μm、10-50nm、10-50nm、100-250nm、10-500nm。

3.根據權利要求1所述的銅鋅錫硫硒半透明太陽能電池器件，其特征在于：所述MoO₃、硫化鎘緩沖層、高阻本征氧化鋅窗口層和低阻氧化銦錫窗口層的導電類型為n型，所述銅鋅錫硫硒吸收層的導電類型為p型；所述FTO的方阻≤7Ω/sq，透光率≥80％。

4.根據權利要求1-3任一所述的銅鋅錫硫硒半透明太陽能電池器件的制備方法，其特征在于：以FTO導電玻璃或鍍有MoO₃的FTO導電玻璃為基底，清洗后，在所述基底表面依次制備銅鋅錫硫硒吸收層、硫化鎘緩沖層、高阻本征氧化鋅窗口層、低阻氧化銦錫窗口層、鎳鋁或銀電極，得到以FTO/FTO-MoO₃為半透明的背電極的銅鋅錫硫硒半透明太陽能電池器件。

5.根據權利要求4所述的銅鋅錫硫硒半透明太陽能電池器件的制備方法，其特征在于：所述FTO導電玻璃即SLG-FTO的清洗方法如下：將SLG-FTO切割成2cm×2cm尺寸，將切好的SLG-FTO基底按照丙酮、異丙醇順序進行25℃的超聲波浴清洗處理10-25分鐘，并在N₂氣流下干燥；

所述FTO-MoO₃背電極的制備方法為：將洗凈的SLG-FTO放在蒸鍍儀腔室中，腔體中氣壓抽至4×10^-4Torr以下，調節電源工作電流至30-50A，工作電壓為2-5V，待膜厚儀速率示數穩定在打開主擋板，蒸發料開始在SLG-FTO基底上沉積至目標膜厚。

6.根據權利要求4所述的銅鋅錫硫硒半透明太陽能電池器件的制備方法，其特征在于：所述的銅鋅錫硫硒吸收層的制備方法，步驟如下：

1)前驅體溶液的配制：以二甲基亞砜DMSO或N,N-二甲基甲酰胺DMF為溶劑，前驅體化合物為溶質混合溶液配制得到所述前驅體溶液；所述前驅體化合物由金屬配合物、金屬鹽和硫脲組成，其中，所述金屬配合物為銅配合物，金屬鹽為Zn(CH₃COO)₂和SnCl₄；其中，

銅元素物質的量：鋅與錫元素物質的量之和為(0.5～1.0)：1；

鋅元素物質的量：錫元素物質的量為(0.9～1.5)：1。

2)銅鋅錫硫前驅體薄膜的制備：將FTO/FTO-MoO₃背電極放置于旋涂儀上，用上述1)制備的前驅體溶液進行旋涂并退火，重復以上旋涂-退火過程，至背電極上銅鋅錫硫前驅體薄膜的厚度為0.5-2μm；

3)銅鋅錫硫硒吸光層制備：將旋涂有銅鋅錫硫前驅體薄膜的背電極置于石墨盒中，四周放置硒粒，將石墨盒裝入管式爐中；用管式爐中氣壓抽至4×10^-2Torr以下，然后向管式爐中沖入氬氣至大氣壓，氣體流量為0-20ml/min；升溫至500-600℃，硒化5-60min。

7.根據權利要求6所述的銅鋅錫硫硒半透明太陽能電池器件的制備方法，其特征在于：銅鋅錫硫硒吸收層的摻雜方法為：

所述前驅體溶液中加入鈉鹽或者金屬化合物進行摻雜并在室溫下攪拌至完全溶解，其中，所述鈉鹽為一價鈉的化合物，包括但不限于鹵素鈉鹽、乙酸鈉、硝酸鈉、硫酸鈉其中一種或多種的組合，且鈉元素的物質的量：銅元素的物質的量為：(0～0.1):1；所述金屬化合物包括但不限于鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽、銀鹽其中一種或多種的組合。