[發明專利]一種大面積硒化銻薄膜太陽能電池組件及其制備方法

在審

• 申請號: 202210861448.7
• 申請日: 2022-07-22
• 公開（公告）號: CN115148840A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 蔡惠玲;朱長飛;陳濤
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01L31/046
• 分類號: H01L31/046;H01L31/18
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明涉及薄膜太陽能電池技術領域，尤其涉及一種大面積硒化銻薄膜太陽能電池組件及其制備方法。該方法包括以下步驟：在鍍有透明導電層的玻璃基板上進行刻劃，按照設計的圖案劃分透明導電層；在所述的透明導電層之上沉積一層電子傳輸層；在所述的電子傳輸層之上沉積一層硒化銻吸收層；在所述的硒化銻吸收層之上沉積一層空穴傳輸層；在得到的薄膜之上進行刻劃，按照設計的圖案劃分電子傳輸層、硒化銻吸收層和空穴傳輸層；在得到的薄膜之上沉積一層背電極；在得到的薄膜之上進行刻劃，按照設計的圖案劃分背電極。本發明將電池單元通過串聯實現硒化銻太陽電池的模塊化，獲得了高效率的大面積硒化銻太陽電池。

技術領域

本發明涉及薄膜太陽能電池技術領域，尤其涉及一種大面積硒化銻薄膜太陽能電池組件及其制備方法。

背景技術

利用太陽能這一清潔可再生能源是當下應對能源缺乏和環境污染等挑戰的重要方法之一，光伏發電是充分利用太陽能的有效方法。據預測，到2100年，世界太陽能發電將在能源供應中超過60％。與其他的清潔能源如風能、地熱能、生物質能、氫能等相比較，太陽能具有普遍性、儲量大、受地理位置影響小等優點。從來源來講，完全可以應對全球的需求。對于光伏發電來說，“成本”是最重要的考慮因素，也是目前限制太陽電池應用的主要因素。在眾多的太陽能電池中，硅基太陽能電池占據市場的主導地位，是目前應用最為廣泛的太陽電池。另一規模化生產的碲化鎘太陽電池因應用場景多變，常用于建筑一體化，但是價格較高且含有毒元素碲和鎘，存在污染環境的隱患。發展所含組分儲量豐富且環境友好的光伏材料，并使太陽電池組件的光電轉換效率達到相當高的水平，實現成本效益，一直以來都是一個重要的研究課題。

作為近年來新興的半導體材料，銻基硫族半導體材料(硫化銻，硫硒化銻，硒化銻)組成元素在地球上的儲量相當豐富且無毒無害；吸光系數高(10⁵cm^-1)，理論極限效率32％，光學帶隙在1.1～1.7eV可調節，有利于充分利用太陽能；此外，特殊的準一維晶體結構及高效載流子傳輸特性，也使具有巨大的開發價值，因而該材料受到人們的廣泛關注。在國內外眾多課題組的努力之下，開發出了各種制備方法，包括溶液法、蒸發法、氣相輸運沉積(VTD)、近空間升華法和水熱法等，轉換效率也在穩步提升。其中，硒化銻材料的太陽電池獲得了超過10％的效率，而硫硒化銻太陽電池的光電轉換效率已經達到10.7％。

目前，關于硒化銻太陽電池的研究多是基于有效面積小于1cm²的小面積電池，大面積硒化銻太陽能電池的研究則相對滯后。將太陽電池大面積化是實現其應用的必經之路，然而大面積化不是簡單地放大太陽電池的面積，需要合理的結構化設計。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大面積硒化銻薄膜太陽能電池組件及其制備方法，以克服現有技術存在的缺陷。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種大面積硒化銻薄膜太陽能電池組件的制備方法，包括以下步驟：

(1)在鍍有透明導電層的玻璃基板上進行刻劃，按照設計的圖案劃分透明導電層；

(2)在步驟(1)所述的透明導電層之上沉積一層電子傳輸層；

(3)在步驟(2)所述的電子傳輸層之上沉積一層硒化銻吸收層；

(4)在步驟(3)所述的硒化銻吸收層之上沉積一層空穴傳輸層；

(5)在步驟(4)得到的薄膜之上進行刻劃，按照設計的圖案劃分電子傳輸層、硒化銻吸收層和空穴傳輸層；

(6)在步驟(5)得到的薄膜之上沉積一層背電極；

(7)在步驟(6)得到的薄膜之上進行刻劃，按照設計的圖案劃分背電極。

優選的，步驟(1)所述的透明導電層為ITO膜或FTO膜。