IIIA族元素掺杂CdS的CZTS太阳电池制备方法技术

本发明专利技术公开一种采用IIIA族元素掺杂硫化镉薄膜的CZTS薄膜太阳电池制备方法，其包括：清洗基底；在清洗后的基底上沉积金属钼作为背电极；在背电极上沉积CZTS前驱体薄膜；将CZTS前驱体薄膜退火处理后，得到CZTS吸收层薄膜；在CZTS吸收层薄膜上沉积CdS薄膜，并采用离子注入法向CdS薄膜中掺入IIIA族元素；将沉积有掺杂CdS的样品退火处理后，在掺杂CdS上沉积窗口层；在窗口层上制备顶电极，获得CZTS薄膜太阳电池。通过掺杂IIIA族元素可以提高CdS的光电性能，还可以拓宽耗尽区宽度，确保高的长波收集效率和光电转换效率。采用离子注入法可以精准控制注入离子的浓度和深度分布，且注入层不会剥落。

Preparation of CZTS Solar Cells Doped with IIIA Group Elements

【技术实现步骤摘要】
IIIA族元素掺杂CdS的CZTS太阳电池制备方法
本专利技术涉及电池薄膜制造
，尤其涉及一种采用IIIA族元素掺杂硫化镉薄膜的CZTS薄膜太阳电池制备方法。
技术介绍
随着工业化进程的不断加快，能源危机与环境恶化是当今世界发展的两大难题。目前人类生产和生活所用能源以传统能源(石油、煤炭、天然气等)为主，但是由于自身特性和过度开采，传统能源逐渐枯竭，日后将无法满足人类的发展需求。因此，开发可再生能源成为我们亟待解决的问题。从本质上分析，传统化石燃料是以化学能形式储存起来的太阳能，风能、水能、海洋温差能等是以机械能或热能形式储存起来的太阳能，它们归根结底都来源于太阳能。太阳能的利用主要有光热发电、光化利用、光生物利用和光伏发电，其中光伏发电是主要利用方式。光伏发电的核心是太阳电池，铜锌锡硫(CZTS)太阳电池近年来受到越来越多的关注。铜锌锡硫薄膜太阳电池具有以下优势：(1)光电转化效率优势。由于CZTS材料具有很高的光吸收系数(α>104-105㎝-1)，使得光吸收层厚度1-2微米即可吸收99％以上的太阳光。(2)成本优势。首先，由于铜锌锡硫吸收层厚度薄，大大减少了太阳电池本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用IIIA族元素掺杂硫化镉薄膜的CZTS薄膜太阳电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：清洗基底；在清洗后的基底上沉积金属钼作为背电极；在背电极上沉积CZTS前驱体薄膜；将CZTS前驱体薄膜退火处理后，得到CZTS吸收层薄膜；在CZTS吸收层薄膜上沉积CdS薄膜，并采用离子注入法向CdS薄膜中掺入IIIA族元素；将沉积有掺杂CdS的样品退火处理后，在掺杂CdS上沉积窗口层；在窗口层上制备顶电极，获得CZTS薄膜太阳电池。

【技术特征摘要】
1.一种采用IIIA族元素掺杂硫化镉薄膜的CZTS薄膜太阳电池制备方法，其特征在于，包括以下步骤：清洗基底；在清洗后的基底上沉积金属钼作为背电极；在背电极上沉积CZTS前驱体薄膜；将CZTS前驱体薄膜退火处理后，得到CZTS吸收层薄膜；在CZTS吸收层薄膜上沉积CdS薄膜，并采用离子注入法向CdS薄膜中掺入IIIA族元素；将沉积有掺杂CdS的样品退火处理后，在掺杂CdS上沉积窗口层；在窗口层上制备顶电极，获得CZTS薄膜太阳电池。2.如权利要求1所述的采用IIIA族元素掺杂硫化镉薄膜的CZTS薄膜太阳电池制备方法，其特征在于，离子注入的注入选项为B单质、Al单质、Ga单质、In单质或Ta单质中的任一种，注入剂量为1×1011at/cm2～1×1018at/cm2，离子注入气体采用BF3、PH3、AsH3、Ar或N2中的任一种，注入时间为10min～120min，靶室真空度为2×10-5Pa～2×10-4Pa，标准注入电流为5mA～100mA。3.如权利要求2所述的采用IIIA族元素掺杂硫化镉薄膜的CZTS薄膜太阳电池制备方法，其特征在于，掺杂CdS的样品的退火温度为100℃～400℃；退火时间为5min～120min；保温气压设为-0.1MPa～-0.03MPa；升温速率设为5℃/min～20℃/min。4.如权利要求1-3任一项所述的采用IIIA族元素掺杂硫化镉薄膜的CZTS薄膜太阳电池制备方法，其特征在于，CdS的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩璐，刘芳洋，蒋良兴，贾明，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43