一种适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法技术

一种适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法，属于太阳能电池制备领域，其具体步骤是：太阳电池的缓冲层采用不容易被硫化或硒化的氧化物材料，制备薄膜太阳电池吸收层之后，对透明导电层进行进一步的处理，采用方法(a)或方法(b)：(a)在透明导电层上镀一层防止硫化和/或硒化的金属薄膜；(b)在透明导电层上用喷雾热解法制备氧化锌膜或用真空法蒸镀可以被硫化和硒化的金属薄膜，硫化或硒化后用无机酸洗掉相应部分，使透明导电层暴露出来。本发明专利技术方法巧妙，工艺简单，硫化或硒化，透明导电层方块电阻几乎保持不变，具有与现行薄膜太阳电池制备工艺兼容性好、成本低、安全环保的优点，因而具有非常好的应用价值。

A method for vulcanizing or selenide of superstrate structured thin film solar cells

A method for superstrate thin film solar cell or selenium sulfide, which belongs to the solar cell preparation field, its concrete steps are: buffer layer solar cells using oxide materials are not easy to be vulcanized or selenium, after the preparation of thin film solar cell absorption layer, further processing of the transparent conductive layer. Methods (a) or (b): (a) in plating a layer of transparent conductive layer to prevent the metal sulfide films and / or selenium; (b) film prepared by Zinc Oxide or by vacuum evaporation method can be metal sulfide films and selenizing by spray pyrolysis method on the transparent conductive layer, curing or after selenium with inorganic acid wash the corresponding part, the transparent conductive layer is exposed. The method has the advantages of artful method, simple process, sulfuration or selenium, and almost no block resistance of the transparent conductive layer, and has the advantages of good compatibility with the preparation technology of the existing thin film solar cells, low cost, safety and environmental protection, so it has very good application value.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法
本专利技术属于太阳能电池制备领域，具体地涉及一种适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法。
技术介绍
研发低成本高效率的太阳电池是光伏产业发展的核心内容，而寻找廉价、环保、光伏转换效率高的半导体材料是发展太阳电池技术的关键之一。对于薄膜太阳电池而言，薄膜制备与器件制备是同时完成的，而且薄膜制备过程与太阳电池结构密切相关，当前薄膜太阳电池主要有两种结构：substrate结构及superstrate结构，其中铜铟镓硒电池是substrate结构中的代表，碲化镉电池是superstrate结构中的代表。superstrate结构相对简单，容易封装，这是碲化镉电池能大规模产业化的原因之一，另外，也有利于在叠层电池上使用。而substrate结构相对复杂，涉及到电池的层数及元素种类更多，工艺流程长，因此成本相对较高。当前superstrate结构的新型化合物太阳电池效率比substrate结构的太阳电池效率低，主要原因是吸收层没有经过硫化或硒化，晶粒尺寸太小，缺陷太多，薄膜电阻太大，导致电池的效率较低。当前superstrate结构的薄膜太阳电池无法采用硫化或硒化方法，主要原因是硫化或硒化温度较高时(400℃以上)，硫化或硒化会破坏透明导电层及缓冲层的界面，从而导致器件失效。目前，对于此类问题，尚未见文献和专利报道相应解决办法。
技术实现思路
本专利技术的技术是针对上述现有技术中的不足，提供一种适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法，该方法设计巧妙、成本低廉并且兼容superstrate结构太阳电池的产业化生产。本专利技术解决其技术问题所采用的方案是：一种适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法，其具体步骤是：(1)制备superstrate结构的太阳电池时，太阳电池的缓冲层采用氧化物材料，所述氧化物材料为TiO2、ZnO、Zn1-xMgxO、Zn2SnO4中的一种，其中Zn1-xMgxO中x≤0.4；(2)制备薄膜太阳电池吸收层之后，对透明导电层(TCO)进行进一步的处理，采用方法(a)、方法(b)中的一种：(a)在透明导电层上镀一层防止硫化和/或硒化的金属薄膜；(b)在透明导电层上用喷雾热解法制备氧化锌膜或用真空法蒸镀可以被硫化和硒化的金属薄膜，硫化或硒化后用无机酸洗掉相应部分，使透明导电层暴露出来；(3)之后对相应的器件进行硫化或硒化。进一步的，硫化或硒化时，温度为540℃，时间为15min。进一步的，在步骤(2)中，所述缓冲层的厚度为50nm-200nm。进一步的，制备superstrate结构的太阳电池时，依次在玻璃基底上制备导电层、缓冲层和吸收层，在硫化或硒化后，在吸收层上制备背电极。进一步的，步骤(2)方法(a)中，所述金属薄膜为金薄膜，厚度为50nm-300nm。进一步的，步骤(2)方法(b)中，所述金属薄膜为银薄膜、锌薄膜中的一种，厚度为20nm-200nm，所述氧化锌膜厚度为50nm-100nm。进一步的，所述导电层为掺氟二氧化锡(FTO)导电层或铟锡氧化物(ITO)导电层。进一步的，所述吸收层为铜锌锡硫吸收层、铜锡硫吸收层或铜锑硫吸收层，采用喷雾热解法或溶胶凝胶法制备，厚度为1μm-5μm。进一步的，所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸，所述无机酸的体积浓度≥10％。本专利技术具有以下突出的有益效果：由于本专利技术的制备方法适合superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化，对superstrate结构的薄膜太阳电池制备过程没有进行大的改变，而且工艺简单，所以具有工艺兼容性好、成本低、安全环保的优点，因而具有非常好的应用价值。附图说明图1是本专利技术的superstrate结构的薄膜太阳电池制备流程示意图；图2是本专利技术的superstrate结构的薄膜太阳电池结构示意图；图中：1-玻璃基底，2-透明导电层，3-缓冲层，4-吸收层，5-背电极，6-TCO保护层。具体实施方式实施例1如图1和图2，铜锌锡硫太阳电池制备流程示意图和结构示意图，所述铜锌锡硫太阳电池包括玻璃基底，在玻璃基底上设有导电层和对导电层一侧的透明导电层具有保护作用的TCO保护层，导电层上依次设有缓冲层、吸收层和背电极。制备步骤是：步骤S1，提供导电基底导电层采用掺氟二氧化锡(FTO)，把衬底放进烧杯中，倒入丙酮，超声清洗8min，再用酒精超声清洗8min，然后用饱和氢氧化钠乙醇溶液浸泡超声清洗25min，最后用去离子水冲洗，自然干燥；步骤S2，缓冲层制备采用雾化热解方法制备ZnO缓冲层，具体过程为：将步骤S1制备的导电基底(FTO)放置在加热板上，设置合适的温度(300℃-500℃)，喷涂溶液为：将硝酸锌溶于离子水中，溶液浓度为0.1mol/L的硝酸锌，热解沉积时气体流量保持在5mL/min，沉积时间为1min，喷口到热台距离为5cm，获得ZnO缓冲层，厚度为50nm；步骤S3，吸收层制备采用雾化热解方法制备铜锌锡硫吸收层，具体过程为：将步骤S2制备的薄膜放置在加热板上，设置合适的温度(300℃-500℃)，喷涂溶液为：将氯化铜，氯化锌，氯化亚锡及硫脲加入到甲醇中，配制成氯化铜浓度为0.1mol/L、氯化锌浓度为0.05mol/L、氯化亚锡浓度为0.05mol/L及硫脲浓度为0.5mol/L，热解沉积时气体流量保持在5mL/min，沉积时间为1min，喷口到热台距离为5cm，获得铜锌锡硫吸收层，厚度为1μm；在TCO保护部分采用热蒸发方式蒸镀一层Au，厚度为80nm，之后对相应的器件进行硫化，硫化温度为540℃，时间为15min；步骤S4，背电极制备采用热蒸发方式在吸收层表面蒸镀一层Au，真空热蒸发的电流为80A，厚度为80nm。实施例2如图1和图2所示，铜锌锡硫(硒)太阳电池制备流程示意图和结构示意图，包括以下步骤：步骤S1，提供导电基底导电层采用掺氟二氧化锡(FTO)，把衬底放进烧杯中，倒入丙酮，超声清洗8min，再用酒精超声清洗8min，然后用饱和氢氧化钠乙醇溶液浸泡超声清洗25min，最后用去离子水冲洗，自然干燥；步骤S2，缓冲层制备采用雾化热解方法制备Zn0.8Mg0.2O缓冲层，具体过程为：将S1制备的导电基底(FTO)在加热板上，温度为500℃。喷涂溶液为：将硝酸锌和硝酸镁溶于离子水中，硝酸锌浓度为0.08mol/L的及硝酸镁浓度为0.02mol/L的，热解沉积时气体流量保持在5mL/min，沉积时间为1min，喷口到热台距离为5cm，获得Zn0.8Mg0.2O缓冲层，厚度为50nm；步骤S3，吸收层制备采用雾化热解方法制备铜锌锡硫吸收层，具体过程为：将步骤S2制备的薄膜放置在加热板上，设置合适的温度(300-500℃)；喷涂溶液为：将氯化铜，氯化锌，氯化亚锡及硫脲加入到甲醇中，配制成氯化铜浓度为0.1mol/L、氯化锌浓度为0.05mol/L、氯化亚锡浓度为0.05mol/L及硫脲浓度为0.5mol/L，热解沉积时气体流量保持在5mL/min，沉积时间为1min，喷口到热台距离为5cm，获得铜锌锡硫吸收层,厚度为1μm；在TCO保护部分采用喷雾热解方法制备一层氧化锌，厚度100nm。之后对相应的器件进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法，其特征是：具体步骤是：(1)制备superstrate结构的太阳电池时，太阳电池的缓冲层采用氧化物材料，所述氧化物材料为TiO2、ZnO、Zn1‑xMgxO、Zn2SnO4中的一种，其中Zn1‑xMgxO中x≤0.4；(2)制备薄膜太阳电池吸收层之后，对透明导电层(TCO)进行进一步的处理，采用方法(a)、方法(b)中的一种：(a)在透明导电层上镀一层防止硫化和/或硒化的金属薄膜；(b)在透明导电层上用喷雾热解法制备氧化锌膜或用真空法蒸镀可以被硫化和硒化的金属薄膜，硫化或硒化后用无机酸洗掉相应部分，使透明导电层暴露出来；(3)之后对相应的器件进行硫化或硒化。

【技术特征摘要】
1.一种适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法，其特征是：具体步骤是：(1)制备superstrate结构的太阳电池时，太阳电池的缓冲层采用氧化物材料，所述氧化物材料为TiO2、ZnO、Zn1-xMgxO、Zn2SnO4中的一种，其中Zn1-xMgxO中x≤0.4；(2)制备薄膜太阳电池吸收层之后，对透明导电层(TCO)进行进一步的处理，采用方法(a)、方法(b)中的一种：(a)在透明导电层上镀一层防止硫化和/或硒化的金属薄膜；(b)在透明导电层上用喷雾热解法制备氧化锌膜或用真空法蒸镀可以被硫化和硒化的金属薄膜，硫化或硒化后用无机酸洗掉相应部分，使透明导电层暴露出来；(3)之后对相应的器件进行硫化或硒化。2.根据权利要求1所述的适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法，其特征是：硫化或硒化时，温度为540℃，时间为15min。3.根据权利要求1所述的适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法，其特征是：在步骤(2)中，所述缓冲层的厚度为50nm-200nm。4.根据权利要求1所述的适用于superstrate结构薄膜太阳电池硫化或硒化的方法，其特征是：制备supe...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟敏，张宇峰，王晓红，
申请(专利权)人：渤海大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21