本发明专利技术公开了一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池及其制备方法。首先取一块透明导电衬底，利用磁控溅射法或超声喷雾法在透明导电衬底上依次沉积掺镁浓度不同的n型掺镁氧化锌薄膜叠层，然后利用等离子体增强化学气相沉积法在n型掺镁氧化锌薄膜叠层上沉积p型硫化亚锡薄膜，再在p型硫化亚锡薄膜上蒸镀一层铝膜，并利用电化学阳极氧化法将铝膜氧化制成多孔氧化铝薄膜，最后利用丝网印刷法或激光刻槽埋珊从p型硫化亚锡薄膜和透明导电衬底上分别引出金属电极。本发明专利技术的优点在于，不仅拓宽了传统硫化亚锡薄膜太阳能电池对光谱的响应范围，而且充分发挥多孔氧化铝薄膜的抗光散射能力，提高了太阳能电池的全光谱吸收率和光电转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
硫化亚锡薄膜太阳能电池因其吸收层材料硫化亚锡的光学带隙接近于太阳能电池的最佳禁带宽度1.5eV，且原材料储量丰富，价格低廉，有很好的环境兼容性，正成为新型太阳能电池研究的热点对象。目前典型的硫化亚锡薄膜太阳能电池是以η型氧化锌薄膜作为窗口层，以掺硫氧化锌薄膜作为缓冲层，和P型硫化亚锡薄膜作为吸收层组成。该电池结构简单，制造成本低，但也有缺点与不足。第一，该硫化亚锡薄膜太阳能电池各半导体薄膜层的禁带宽度所覆盖的范围有限，致使其对光的吸收效率不高。第二，掺硫氧化锌作为缓冲层使用数月后填充因子明显下降，性能不稳定。第三，目前硫化亚锡薄膜太阳能电池的转换效率仍处于较低水平，在增加入射光吸收等方面还有待提高。上述缺点制约了传统的硫化亚锡(SnS)薄膜太阳能电池的发展，人们急需寻找一种更好的硫化亚锡(SnS)薄膜太阳能电池以推动太阳能电池的发展。
技术实现思路
为了改善上述不足或缺陷，本专利技术改进了硫化亚锡(SnS)薄膜电池器件的制备工艺，从而提供了一种新型的硫化亚锡和掺镁氧化锌(Zm-xMgx0)薄膜太阳能电池的结构及其制备方法。采用掺镁氧化锌(ZmiMgxO)薄膜作为η型材料，利用其禁带宽度随掺镁含量的变化在3.3?7.SeV之间可调的特点，通过制备不同禁带宽度的掺镁氧化锌薄膜叠层，以拓宽太阳能电池对光谱的响应范围。同时，掺镁氧化锌(Zm-xMgx0)薄膜与硫化亚锡(SnS)薄膜晶格失配小，无需额外过渡层，简化了电池结构，降低了生产成本。再通过对薄膜太阳能电池的结构设计，增加多孔氧化铝薄膜(PAA)作为抗散射层，增加了光的吸收，提高了太阳能电池的抗光散射能力和全光谱吸收率，实现了提高太阳能电池光电转换效率的目的。为了达到上述目的，本专利技术技术方案是这样实现的: 一种硫化亚锡和掺镁氧化锌(Zm-xMgx0)薄膜太阳能电池，其结构从上到下依次为:金属电极、多孔氧化铝薄膜(PAA)、p型硫化亚锡薄膜、η型掺镁氧化锌(Zm-xMgx0)薄膜叠层、透明导电衬底。该结构的优点是:充分利用掺镁氧化锌薄膜的禁带宽度随掺镁含量的变化在3.3?7.SeV之间可调的特点，通过制备禁带宽度不同的掺镁氧化锌薄膜叠层，拓宽了太阳能电池对光谱的响应范围。同时，掺镁氧化锌(Zm-xMgx0)薄膜与硫化亚锡(SnS)薄膜晶格失配小，无需额外过渡层，简化了电池结构，降低了生产成本。再通过对薄膜太阳能电池的结构设计，增加多孔氧化铝薄膜(PAA)作为抗散射层，增加了光的吸收，提高了太阳能电池的抗光散射能力和全光谱吸收率，最终实现提高太阳能电池光电转换效率的目的。本专利技术技术方案所提供的一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池的制备方法包括如下步骤: 取一块干净的透明导电衬底，利用磁控溅射法或者超声喷雾法在透明导电衬底上依次沉积掺镁浓度不同的η型掺镁氧化锌(Zm-xMgxO)薄膜叠层，使所述η型掺镁氧化锌(Zn1-xMgxO)薄膜叠层的禁带宽度从下至上依次递减，然后利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在η型掺镁氧化锌(Zm—xMgx0)薄膜叠层上沉积P型硫化亚锡(SnS)薄膜，再在P型硫化亚锡(SnS)薄膜上蒸镀一层铝膜，并利用电化学阳极氧化法将铝膜氧化制成多孔氧化铝薄膜(PAA)，最后利用丝网印刷法或激光刻槽埋珊从P型硫化亚锡薄膜和透明导电衬底上分别引出金属电极，即制得本专利技术所述的薄膜太阳能电池。【附图说明】附图1是本专利技术提供的一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池的层结构示意图。附图1标号说明: I 一金属电极； 2—多孔氧化铝薄膜； 3—P型硫化亚锡薄膜； 4 一η型掺镁氧化锌薄膜叠层； 5—透明导电衬底。【具体实施方式】下面结合附图1和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本
技术实现思路
不仅限于实施例中涉及的内容。本专利技术按附图1所示结构，它包括从上至下依次分布的金属电极1、多孔氧化铝薄膜2、ρ型硫化亚锡薄膜3、η型掺镁氧化锌薄膜叠层4、透明导电衬底5。实施例1: 一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池的制备方法，按照以下步骤操作: 取一块干净的FTO透明导电玻璃衬底，利用磁控溅射法在FTO透明导电玻璃衬底上依次沉积四层掺镁浓度分别为0.4，0.3，0.2，0.1的η型掺镁氧化锌(Zm—xMgx0)薄膜;然后利用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)在η型掺镁氧化锌(Zm—xMgxO)薄膜叠层上沉积P型硫化亚锡(SnS)薄膜;再在P型硫化亚锡(SnS)薄膜上蒸镀一层铝膜，并利用电化学阳极氧化法将铝膜氧化制成多孔氧化铝薄膜(PAA);最后利用丝网印刷法从P型硫化亚锡薄膜和FTO透明导电玻璃衬底上分别引出金属银电极，即制得本专利技术所述的薄膜太阳能电池。实施例2: 本实施例制作一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池，与实施例1相似，不同点是采用ITO导电玻璃作为衬底，利用磁控溅射法在ITO透明导电玻璃衬底上依次沉积三层掺镁浓度分别为0.4,0.3,0.2的η型掺镁氧化锌(ZmiMgxO)薄膜叠层。实施例3: 本实施例制作一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池，与实施例1相似，不同点是采用AZO导电玻璃作为衬底，利用磁控溅射法在AZO透明导电玻璃衬底上依次沉积二层掺镁浓度分别为0.3,0.2的η型掺镁氧化锌(ZmiMgxO)薄膜叠层。实施例4: 本实施例制作一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池，与实施例1相似，不同点是采用有机柔性透明导电塑料作为衬底，利用磁控溅射法在有机柔性透明导电塑料衬底上依次沉积三层掺镁浓度分别为0.3，0.2，0.1的η型掺镁氧化锌(ZmiMgxO)薄膜叠层。实施例5: 本实施例制作一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池，与实施例1相似，不同点是最后利用激光刻槽埋珊从P型硫化亚锡薄膜和FTO透明导电玻璃衬底上分别引出金属铝电极。实施例6: 本实施例制作一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池，与实施例1相似，不同点是采用超声喷雾法在FTO透明导电衬底上依次沉积三层掺镁浓度分别为0.3,0.2，0.1的η型掺镁氧化锌(Zm-xMgx0)薄膜叠层。先将浓度比为0.3:1的醋酸镁(Mg(CH3COO)2)和醋酸锌(Zn(CH3COO) 2)的混合水溶液置入容器中经超声波雾化后，通过汽液分离管均匀喷洒在已加热到60°C的样品上，随后Zn(CH3COO)2、Mg(CH3COO)2颗粒在衬底上发生热分解而生成掺镁氧化锌(Zm-xMgx0)薄膜。雾化气载气为高纯氮气(N2，99.999%)。样品温度优化为150°C，喷嘴与衬底间距离为4cm。通过调节载气流速和雾化器功率控制薄膜沉积速率约为15nm/min。喷雾结束后，将Zm-xMgx0薄膜在100°C下进行真空中的退火Ih，然后自然冷却至室温，即制得掺镁浓度为0.3的η型掺镁氧化锌(Zm-xMgx0)薄膜，然后按照同样的方法依次制备掺镁浓度为0.2和0.1的η型掺镁氧化锌(Zm—xMgx0)薄膜。【主权项】1.一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池结构从上到下依次为:金属电极、多孔氧化铝薄膜、P型硫化亚锡薄膜、η型掺镁氧化锌薄膜叠层、透明导电衬底。2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种硫化亚锡和掺镁氧化锌薄膜太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池结构从上到下依次为：金属电极、多孔氧化铝薄膜、p型硫化亚锡薄膜、n型掺镁氧化锌薄膜叠层、透明导电衬底。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗云荣，周如意，陈春玲，陈慧敏，
申请(专利权)人：湖南师范大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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