硒化锑薄膜及其制备方法、应用其的太阳能电池技术

技术编号:19831510 阅读:59 留言:0更新日期:2018-12-19 17:34
本发明专利技术提供一种硒化锑薄膜的制备方法,包括以下步骤:提供一衬底;将0.5~0.8mol/L的醋酸锑和硫脲溶于无水甲醇中得到溶液A,其中所述醋酸锑与硫脲的摩尔比范围为1:1.5~1:3,往溶液A中滴加溶胶稳定剂,得到硫化锑溶胶溶液;将所述硫化锑溶胶溶液旋涂在所述衬底的表面上,预热处理后得到硫化锑薄膜,预热温度范围为200~320℃;将所述硫化锑薄膜和硒粉共同进行热处理,使所述硫化锑薄膜硒化成硒化锑薄膜,硒化温度范围为320~440℃,硒化时间范围为20~80min。本发明专利技术另提供一种由该制备方法制得的硒化锑薄膜。本发明专利技术还提供一种包括所述硒化锑薄膜的太阳能电池。该制备方法过程环保,由该方法制备出来的硒化锑薄膜致密、均匀,且杂质含量很少。

【技术实现步骤摘要】
硒化锑薄膜及其制备方法、应用其的太阳能电池
本专利技术涉及太阳能电池领域,尤其涉及一种硒化锑薄膜的制备方法、由该方法制备得到的硒化锑薄膜、应用该硒化锑薄膜的太阳能电池。
技术介绍
随着社会的不断进步,社会各界对再生能源的需求越来越大。科学工作者在光伏行业投入大量的精力,致力于可再生新能源的探索,光伏太阳能电池得到了快速的发展。硒化锑(Sb2Se3)薄膜太阳能电池作为一种直接带隙的P型半导体材料,具有合适的禁带宽度,高光学吸收,在新型太阳能电池产业具有广阔的应用前景。现有技术中,Sb2Se3薄膜的制备方法以热蒸发法为主,并且取得较高的效率。但是采用热蒸发法制备Sb2Se3薄膜所需要的环境条件比较苛刻,设备成本较高,且进行大面积生产时,Sb2Se3薄膜的均匀性难以控制,不适合进行大规模的生产,因此经济效益比较低。而采用旋涂法制备Sb2Se3薄膜则成本较低,操作方便,容易设计掺杂。但是在现有的采用旋涂法制备Sb2Se3薄膜的技术中,有的使用了剧毒液体阱(N2H4)溶液,该液体严重影响了Sb2Se3薄膜的实用性,有的尽管没使用剧毒液体阱(N2H4)溶液,但操作方法比较复杂,容易产生杂质相。
技术实现思路
鉴于以上内容,有必要提供一种环保且杂质含量较少的硒化锑薄膜的制备方法、由该方法制备得到的硒化锑薄膜、应用该硒化锑薄膜的太阳能电池。本专利技术提供一种硒化锑薄膜的制备方法,包括以下步骤:a.提供一衬底;b.将0.5~0.8mol/L的醋酸锑和硫脲溶于无水甲醇中得到溶液A,其中所述醋酸锑与硫脲的摩尔比范围为1:1.5~1:3,往溶液A中滴加溶胶稳定剂,得到硫化锑溶胶溶液;c.将所述硫化锑溶胶溶液旋涂在所述衬底的表面上,预热处理后得到硫化锑薄膜,预热温度范围为200~320℃;d.将所述硫化锑薄膜和硒粉共同进行热处理,使所述硫化锑薄膜硒化成硒化锑薄膜,硒化温度范围为320~440℃,硒化时间范围为20~80min。优选地,所述溶胶溶液稳定剂包括乙醇胺和三乙醇胺中的任意一种。优选地,所述醋酸锑的浓度为0.7mol/L,所述醋酸锑与硫脲的摩尔比为1:2,所述醋酸锑与乙醇胺的摩尔比范围为1:4~1:7。优选地,所述步骤c包括:采用旋涂机将所述硫化锑溶胶溶液旋涂在所述衬底的表面上。优选地,所述硫化锑溶胶溶液在所述衬底表面上的旋涂层数为3~4层。优选地,所述步骤c中,预热温度为280℃。优选地,所述步骤d中,所述硒化温度为400℃,硒化时间为60min。优选地,所述衬底为氧化铟锡玻璃。本专利技术另提供一种由所述硒化锑薄膜的制备方法制得的硒化锑薄膜。本专利技术还提供一种太阳能电池,其包括所述硒化锑薄膜。与现有技术相比,本专利技术提供的硒化锑薄膜的制备方法,以醋酸锑和硫脲为原料,通过溶胶凝胶法制备硫化锑溶胶溶液,随后将硫化锑溶胶溶液旋涂于氧化铟锡玻璃衬底上,通过高温硒化后得到硒化锑薄膜。该制备方法过程环保、成本低、操作简单,通过该方法制备出来的硒化锑薄膜致密、均匀,且杂质含量很少。附图说明图1为本专利技术提供的一种硒化锑薄膜的制备方法。图2为醋酸锑浓度分别为0.5、0.6、0.7、0.8mol/L制备得的Sb2Se3薄膜的XRD图。图3为醋酸锑与硫脲摩尔比分别为1:1.5,1:1.75,1:2和1:3制备得的Sb2Se3薄膜的拉曼图。图4为醋酸锑与硫脲摩尔比为1:2制备得的硒化锑薄膜的EDS图。图5为醋酸锑与乙醇胺摩尔比分别是1:4,1:5,1:6和1:7制备得的Sb2Se3薄膜的XRD图。图6为不同醋酸锑与乙醇胺摩尔比制备而成的Sb2Se3薄膜的SEM图,其中醋酸锑与乙醇胺摩尔比分别为a)1:4、b)1:5、c)1:6和d)1:7。图7为不同旋涂层数条件下所制得的硒化锑薄膜的XRD图。图8为不同预热处理温度下所制得的硒化锑薄膜的XRD图。图9为不同硒化温度制备得到的硒化锑薄膜的XRD图图10为不同硒化时间所对应制备的硒化锑薄膜的XRD图。图11为本专利技术提供的一种太阳能电池的结构示意图。图12A为本专利技术提供的硒化温度为360℃下制备的Sb2Se3薄膜太阳能电池的电流-电压曲线。图12B为本专利技术提供的硒化温度为400℃下制备的Sb2Se3薄膜太阳能电池的电流-电压曲线主要元件符号说明:太阳能电池100Ni:Al栅极10AZO薄膜导电窗口层20本征i-ZnO阻挡层30CdS缓冲层40Sb2Se3薄膜层50ITO玻璃衬底60ITO薄膜层61玻璃层62具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施方式仅是本专利技术一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本专利技术保护的范围。除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的技术手段的名称只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本专利技术。请参阅图1,本专利技术提供一种硒化锑薄膜的制备方法,包括以下步骤:S101.提供一衬底。优选地,所述衬底为氧化铟锡(ITO)玻璃,包括玻璃和覆盖在玻璃上的氧化铟锡膜层;S102.将0.5~0.8mol/L的醋酸锑和硫脲溶于无水甲醇中得到溶液A,其中所述醋酸锑与硫脲的摩尔比范围为1:1.5~1:3,往溶液A中滴加溶胶稳定剂,得到硫化锑溶胶溶液;S103.将所述硫化锑溶胶溶液旋涂在所述衬底的表面上,预热处理后得到硫化锑(Sb2S3)薄膜,预热温度范围为200~320℃;S104.将所述硫化锑薄膜和硒粉共同进行热处理,使所述硫化锑薄膜硒化成硒化锑(Sb2Se3)薄膜,硒化温度范围为320~440℃,硒化时间范围为20~80min。所述步骤S101中,ITO玻璃的具体准备和清洗过程如下:先用普通洗涤剂分别清洗ITO玻璃的正反面,然后放入丙酮溶液中超声15分钟,再依次放入异丙醇和酒精溶液中超声15分钟,干燥后备用。需要说明的是,ITO玻璃的清洗是一个重要的步骤,如果清洗不干净,制备出的硒化锑薄膜会有很多孔洞,甚至硒化锑薄膜会脱落。所述步骤S102具体包括以下步骤,首先在手套箱里称量好的醋酸锑和硫脲后,放入称量好的无水甲醇溶液中,然后放入超声清洗仪里,超声20分钟,得到澄清的溶液A。接下来往溶液A中滴入溶胶溶液稳定剂超声3~5分钟,得到淡黄色的硫化锑溶胶溶液。优选地,所述溶胶溶液稳定剂包括乙醇胺和三乙醇胺中的任意一种,所述醋酸锑与乙醇胺的摩尔比范围为1:4~1:7。优选地,所述醋酸锑浓度为0.7mol/L。优选地,所述醋酸锑与硫脲的摩尔比1:2。请参阅图2,图2为醋酸锑浓度分别为0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L制备得的Sb2Se3薄膜的XRD图,从图2可以看出采用不同浓度的醋酸锑制备得的Sb2Se3薄膜均在(221)晶面出现了最强的衍射峰。通过XRD图可以看出Sb2Se3薄膜与JCPDS65-2433标准卡比较,分别对应Sb2Se3标准卡的(110)、(020)、(120)、(101)、(130)、(230)、(211)、(221)、(330)、(311)、(240)、(321)、(141)、(250)、(002)晶面而且没有杂峰,说明采本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种硒化锑薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:a.提供一衬底;b.将0.5~0.8mol/L的醋酸锑和硫脲溶于无水甲醇中得到溶液A,其中所述醋酸锑与硫脲的摩尔比范围为1:1.5~1:3,往溶液A中滴加溶胶稳定剂,得到硫化锑溶胶溶液;c.将所述硫化锑溶胶溶液旋涂在所述衬底的表面上,预热处理后得到硫化锑薄膜,预热温度范围为200~320℃;d.将所述硫化锑薄膜和硒粉共同进行热处理,使所述硫化锑薄膜硒化成硒化锑薄膜,硒化温度范围为320~440℃,硒化时间范围为20~80min。

【技术特征摘要】
1.一种硒化锑薄膜的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:a.提供一衬底;b.将0.5~0.8mol/L的醋酸锑和硫脲溶于无水甲醇中得到溶液A,其中所述醋酸锑与硫脲的摩尔比范围为1:1.5~1:3,往溶液A中滴加溶胶稳定剂,得到硫化锑溶胶溶液;c.将所述硫化锑溶胶溶液旋涂在所述衬底的表面上,预热处理后得到硫化锑薄膜,预热温度范围为200~320℃;d.将所述硫化锑薄膜和硒粉共同进行热处理,使所述硫化锑薄膜硒化成硒化锑薄膜,硒化温度范围为320~440℃,硒化时间范围为20~80min。2.如权利要求1所述的硒化锑薄膜的制备方法,其特征在于,所述溶胶溶液稳定剂包括乙醇胺和三乙醇胺中的任意一种。3.如权利要求2所述的硒化锑薄膜的制备方法,其特征在于,所述醋酸锑的浓度为0.7mol/L,所述醋酸锑与硫脲的摩尔比为1:...

【专利技术属性】
技术研发人员:田勇檀满林刘荣跃王晓伟符冬菊陈建军
申请(专利权)人:深圳清华大学研究院
类型:发明
国别省市:广东,44

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