铜锌锡硫太阳电池制造技术

本实用新型专利技术公开一种铜锌锡硫太阳电池，该铜锌锡硫太阳电池包括依次叠层设置的衬底、背电极层、光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极层，其中，所述光吸收层为铜锌锡硫薄膜或铜锌锡硫硒薄膜，所述窗口层包括设置在所述缓冲层一侧的本征氧化锌层以及设置在所述本征氧化锌层和所述顶电极层之间的碳纳米管层。本实用新型专利技术的技术方案中，采用碳纳米管代替传统的掺铝氧化锌作为铜锌锡硫太阳电池的透明导电窗口层，由于其具有优良的透光性和导电性能，能够减少入射光传输过程中的损失，在保证电池功率输出的同时增加电池的吸光性能，从而增加电池的光电转换效率。

Copper zinc tin sulfur solar cell

The utility model discloses a copper zinc tin sulfur solar cell, which comprises a substrate, a back electrode layer, an optical absorption layer, a buffer layer, a window layer and a top electrode layer, in which the optical absorption layer is a copper zinc tin sulfur film or a copper zinc tin selenium thin film, and the window layer is set up in the said. An intrinsic zinc oxide layer on one side of the buffer layer and a carbon nanotube layer disposed between the intrinsic zinc oxide layer and the top electrode layer. In the technical scheme of the utility model, the carbon nanotube is used instead of the traditional aluminum doped Zinc Oxide as the transparent and conductive window layer of the copper, zinc and tin sulfur solar cell. Because of its excellent transmittance and conductivity, it can reduce the loss in the transmission process of incident light, and increase the absorption of the battery while ensuring the power output of the battery. Performance, thereby increasing the photoelectric conversion efficiency of the battery.

【技术实现步骤摘要】
铜锌锡硫太阳电池
本技术涉及太阳电池
，具体涉及一种铜锌锡硫太阳电池。
技术介绍
铜锌锡硫(CZTS)太阳电池是目前最受关注的一种薄膜太阳电池，符合廉价、无毒、高转换效率的电池发展趋势，已获得了12.7％的电池转换效率，被公认为最有可能取代铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池成为主流薄膜太阳电池，具有良好的商业化应用前景。目前CZTS太阳电池基本沿用CIGS太阳电池结构，通常将生长在n型CdS层上的ZnO称为窗口层，窗口层包括本征氧化锌(i-ZnO)和掺铝氧化锌(Al-ZnO)两层，它既是太阳电池n型工作区，其与p型CZTS组成异质结成为内建电场的核心，又是电池的上表面层，与电池的顶电极一起成为电池功率输出的主要通道。虽然氧化锌窗口层制备的很薄，只有几十到几百个纳米，但是并不能完全避免窗口层薄膜在近红外波段的吸收损失。
技术实现思路
本技术的主要目的是提供一种铜锌锡硫太阳电池，旨在解决现有窗口层薄膜在近红外波段的吸收损失的问题。为实现上述目的，本技术提出的铜锌锡硫太阳电池包括依次叠层设置的衬底、背电极层、光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极层，其中，所述光吸收层为铜锌锡硫薄膜或铜锌锡硫硒薄膜，所述窗口层包括设置在所述缓冲层一侧的本征氧化锌层以及设置在所述本征氧化锌层和所述顶电极层之间的碳纳米管层。优选地，所述碳纳米管层的厚度为50-1000nm。优选地，所述本征氧化锌层的厚度为40-60nm。优选地，所述顶电极层为呈网栅状分布的镍铝合金。优选地，所述衬底为玻璃、不锈钢、铝、钛或镍中的一种。优选地，所述背电极层为200-1500nm的钼层。优选地，所述铜锌锡硫薄膜的厚度为1000-3000nm。优选地，所述缓冲层为硫化镉薄膜。本技术的技术方案中，采用碳纳米管代替传统的掺铝氧化锌作为铜锌锡硫太阳电池的透明导电窗口层，由于其具有优良的透光性和导电性能，能够减少入射光传输过程中的损失，在保证电池功率输出的同时增加电池的吸光性能，从而增加电池的光电转换效率。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本技术一实施例的铜锌锡硫太阳电池的结构示意图。附图标号说明：标号名称标号名称1衬底5本征氧化锌层2背电极层6碳纳米管层3光吸收层7顶电极层4缓冲层本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。需要说明，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。另外，本技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。本技术提出一种铜锌锡硫太阳电池。请参照图1，在本技术一实施例中，该铜锌锡硫太阳电池包括依次叠层设置的衬底1、背电极层2、光吸收层3、缓冲层4、窗口层和顶电极层7，其中，所述光吸收层3为铜锌锡硫薄膜或铜锌锡硫硒薄膜，所述窗口层包括设置在所述缓冲层4一侧的本征氧化锌层5以及设置在所述本征氧化锌层5和所述顶电极层7之间的碳纳米管层6。本技术的技术方案中，采用碳纳米管代替传统的掺铝氧化锌作为铜锌锡硫太阳电池的透明导电窗口层，由于其具有优良的透光性和导电性能，能够减少入射光传输过程中的损失，在保证电池功率输出的同时增加电池的吸光性能，从而增加电池的光电转换效率。作为本技术的优选实施例，所述碳纳米管层6的厚度为50-1000nm。在本技术的一实施例中，所述顶电极层7为呈网栅状分布的镍铝合金。顶电极层7的主要作用是收集表面的载流子，并输出电子。但是由于太阳光从顶电极层7照射到太阳电池上，而镍铝合金不透光，对太阳电池吸收光起到阻挡作用，从而会影响太阳电池的光电转换率。本实施例中，顶电极层7通过丝网印刷技术印刷在电池表面烧结而成，呈网栅状分布的镍铝合金细小，可以减少串联电阻和效率损失。优选地，所述衬底1为玻璃、不锈钢、铝、钛、镍或其合金中的一种。根据实际使用场景的需要，太阳电池可以选用不同材质的衬底1以获得硬质或柔性可弯曲的太阳电池。优选地，所述背电极层2为200-1500nm的钼层。本征氧化锌层5是整个太阳电池的n型工作区，厚度优选为40-60nm。铜锌锡硫或铜锌锡硫硒光吸收层3是电池发生光吸收的部位，为p型工作区。厚度优选为1000-3000nm，既能对光起到较好的吸收效果，又能减少材料成本。优选地，所述缓冲层4为硫化镉薄膜或者掺杂硫化镉薄膜，厚度为30-50nm。缓冲层4是连接光吸收层3和本征氧化锌层5之间的过渡结构层，能减少两者之间的带隙台阶和晶格失配，调节导带边失配值，改善pn结质量和电池性能的作用。以上所述仅为本技术的优选实施例，并非因此限制本技术的专利范围，凡是在本技术的构思下，利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
均包括在本技术的专利保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铜锌锡硫太阳电池，其特征在于，包括依次叠层设置的衬底、背电极层、光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极层，其中，所述光吸收层为铜锌锡硫薄膜或铜锌锡硫硒薄膜，所述窗口层包括设置在所述缓冲层一侧的本征氧化锌层以及设置在所述本征氧化锌层和所述顶电极层之间的碳纳米管层，所述碳纳米管层的厚度为50nm，所述顶电极层为通过丝网印刷技术印刷在电池表面烧结而成的呈网栅状分布的镍铝合金，所述衬底为铝、钛、镍三种金属中的至少两种形成的合金，所述背电极层为200‑1500nm的钼层。

【技术特征摘要】
1.一种铜锌锡硫太阳电池，其特征在于，包括依次叠层设置的衬底、背电极层、光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极层，其中，所述光吸收层为铜锌锡硫薄膜或铜锌锡硫硒薄膜，所述窗口层包括设置在所述缓冲层一侧的本征氧化锌层以及设置在所述本征氧化锌层和所述顶电极层之间的碳纳米管层，所述碳纳米管层的厚度为50nm，所述顶电极层为通过丝网印刷技术印刷在电池表面烧结而成的呈网栅状分布的镍铝...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐雅琴，刘仪柯，刘芳洋，蒋良兴，黎应芬，
申请(专利权)人：贵州理工学院，
类型：新型
国别省市：贵州,52