一种太阳能电池吸收层及其制备方法以及应用技术

本发明专利技术提供了一种太阳能电池吸收层的制备方法，包括以下步骤：A)将酒石酸锑钾、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠与水混合，得到沉积液；B)所述沉积液在衬底表面进行水热反应，得到复合于衬底表面的硫硒化锑薄膜；C)在惰性气体环境下将得到的硫硒化锑薄膜进行退火处理，得到太阳能电池吸收层。本发明专利技术使用水热法直接沉积出硫硒化锑薄膜，无需后续硒化，解决了溶液法大多需要后续硒化的问题。通过改变沉积液中硫代硫酸钠和硒代硫酸钠的浓度，可以方便地调节薄膜的带隙，得到带隙可调的硫硒化锑薄膜。与其他方法相比，本发明专利技术制备设备和工艺简单、薄膜结晶性好、薄膜成分和厚度容易控制，且薄膜的均匀性良好。

A solar cell absorption layer and its preparation and Application

The invention provides a preparation method of a solar cell absorption layer, which comprises the following steps: a) mixing antimony potassium tartrate, sodium thiosulfate and sodium selenosulphate with water to obtain a deposition solution; b) hydrothermal reaction of the deposition solution on the substrate surface to obtain a antimony selenide film compounded on the substrate surface; C) annealing the obtained antimony selenide film in an inert gas environment The absorption layer of the solar cell is obtained. The invention uses hydrothermal method to directly deposit antimony sulfide selenide film without subsequent selenidation, which solves the problem that most solution methods need subsequent selenidation. By changing the concentration of sodium thiosulfate and sodium selenesulphate in the deposition solution, the band gap of the film can be easily adjusted, and the antimony selenide film with adjustable band gap can be obtained. Compared with other methods, the preparation equipment and process of the invention are simple, the film has good crystallinity, the film composition and thickness are easy to control, and the uniformity of the film is good.

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池吸收层及其制备方法以及应用
本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种太阳能电池吸收层及其制备方法以及应用。
技术介绍
作为一类无机光吸收材料，硫硒化锑在太阳能电池中的应用引起了人们越来越多的关注。这类材料所含元素储存非常丰富、无毒、有较大的吸收系数(≈105cm-1)和合适的光学带隙(1.03～1.8eV)。尤为重要的是，该化合物具有良好的水、氧稳定性。由于硫化锑和硒化锑具有相同的晶体结构，可以通过调节硫和硒两种元素的比例实现材料带隙的灵活调节，从而得到具有理想光学带隙的光吸收材料。因此，这类材料具有巨大的应用前景。目前，制备硫化锑和硒化锑薄膜的方法主要有真空法和溶液法。真空法对设备的要求较高，得到的薄膜组分可能不均匀。传统的溶液法操作简单，但薄膜结晶性较差，且大多需要后续硒化，难以一步制备出硫硒化锑薄膜，工艺复杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种太阳能电池吸收层及其制备方法以及应用，本专利技术使用水热法一步制备出硫硒化锑薄膜，具有制备设备和工艺简单、薄膜结晶性好、薄膜成分和厚度容易控制等优点。本专利技术提供了一种太阳能电池吸收层的制备方法，包括以下步骤：A)将酒石酸锑钾、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠与水混合，得到沉积液；B)所述沉积液在衬底表面进行水热反应，得到复合于衬底表面的硫硒化锑薄膜；C)在惰性气体环境下将得到的硫硒化锑薄膜进行退火处理，得到太阳能电池吸收层。优选的，步骤A)具体为：将酒石酸锑钾和硫代硫酸钠溶于水，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入硒代硫酸钠水溶液，得到沉积硫硒化锑薄膜所需沉积液。优选的，所述硒代硫酸钠水溶液由亚硫酸钠溶液和硒粉在90～98℃下回流得到；所述硒代硫酸钠水溶液的浓度为0.1M～0.4M。优选的，所述沉积液中酒石酸锑钾的浓度为0.015～0.04M，硫代硫酸钠浓度为0.06～0.16M，硒代硫酸钠的浓度为0.00025～0.002M。优选的，所述水热反应的温度为110～180℃，时间为1～5h。优选的，所述衬底选自FTO、ITO透明导电玻璃中的一种；所述衬底表面还沉积有CdS薄膜。优选的，所述退火的温度为300～380℃，退火的时间为5～30min。本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的太阳能电池吸收层，化学式为Sb2(SxSe1-x)3，其中，0<x<1。本专利技术还提供了一种太阳能电池，包括上述制备方法制备得到的太阳能电池吸收层。与现有技术相比，本专利技术提供了一种太阳能电池吸收层的制备方法，包括以下步骤：A)将酒石酸锑钾、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠与水混合，得到沉积液；B)所述沉积液在衬底表面进行水热反应，得到复合于衬底表面的硫硒化锑薄膜；C)在惰性气体环境下将得到的硫硒化锑薄膜进行退火处理，得到太阳能电池吸收层。本专利技术使用水热法直接沉积出硫硒化锑薄膜，无需后续硒化，解决了溶液法大多需要后续硒化的问题。通过改变沉积液中硫代硫酸钠和硒代硫酸钠的浓度，可以方便地调节薄膜的带隙，得到带隙可调的硫硒化锑薄膜。与其他方法相比，本专利技术制备设备和工艺简单、薄膜结晶性好、薄膜成分和厚度容易控制，且薄膜的均匀性良好。附图说明图1为实施例1中硫硒化锑薄膜的紫外-可见吸收光谱及拟合的禁带宽度；图2为实施例1中硫硒化锑薄膜的扫描电子显微镜图片；图3为实施例1中硫硒化锑薄膜的XRD图谱；图4为实施例2中硫硒化锑薄膜的紫外-可见吸收光谱及拟合的禁带宽度；图5为实施例2中硫硒化锑薄膜的扫描电子显微镜图片；图6为实施例2中硫硒化锑薄膜的XRD图谱；图7为实施例3中硫硒化锑薄膜的紫外-可见吸收光谱及拟合的禁带宽度；图8为实施例3中硫硒化锑薄膜的扫描电子显微镜图片；图9为实施例3中硫硒化锑薄膜的XRD图谱；图10为实施例4对应的断面扫描电镜图；图11为实施例5对应的断面扫描电镜图。具体实施方式本专利技术提供了一种太阳能电池吸收层的制备方法，包括以下步骤：A)将酒石酸锑钾、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠与水混合，得到沉积液；B)所述沉积液在衬底表面进行水热反应，得到复合于衬底表面的硫硒化锑薄膜；C)在惰性气体环境下将得到的硫硒化锑薄膜进行退火处理，得到太阳能电池吸收层。本专利技术首先制备沉积液，具体的，将酒石酸锑钾和硫代硫酸钠溶于水，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入硒代硫酸钠水溶液，得到沉积硫硒化锑薄膜所需沉积液。所述硒代硫酸钠水溶液由亚硫酸钠溶液和硒粉在90～98℃下回流得到；所述硒代硫酸钠水溶液的浓度为0.1～0.4M，优选为0.2～0.3M。在所述沉积液中，酒石酸锑钾的浓度为0.015～0.04M，优选为0.02～0.035M；硫代硫酸钠浓度为0.06～0.16M，优选为0.08～0.13M，硒代硫酸钠的浓度为0.00025～0.002M，优选为0.001～0.0015M。接着，所述沉积液在衬底表面进行水热反应，得到复合于衬底表面的硫硒化锑薄膜。所述衬底选自FTO、ITO透明导电玻璃中的一种；所述衬底表面还沉积有CdS薄膜。具体的，先对衬底进行前处理，其中，所述衬底为FTO、ITO透明导电玻璃中的一种。将衬底用超纯水、乙醇、异丙醇、丙酮依次超声清洗10～60min，氧等离子体清洗10～30min。然后在衬底表面沉积CdS薄膜。接着，将所述沉积液倒入水热反应釜中，将沉积有CdS薄膜的衬底放入水热反应釜中，控制温度在110～180℃，优选为120～160℃；时间为1～5h，优选为2～4h，获得硫硒化锑薄膜。进行水热反应过程中，衬底完全浸在沉积液中，衬底表面与沉积液面的角度为0～90度。衬底在水热反应釜中为水平或倾斜或垂直放置。接着，将衬底取出用氮气吹干。在惰性气体环境下将得到的硫硒化锑薄膜进行退火处理，得到太阳能电池吸收层。所述惰性气体环境优选为氮气或氩气。所述退火的温度为300～380℃，优选为340～360℃，退火的时间为5～30min，优选为10～20min。所述退火选自加热板退火或管式炉退火。本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的太阳能电池吸收层，化学式为Sb2(SxSe1-x)3，其中，0<x<1。本专利技术还提供了一种太阳能电池，包括上述制备方法制备得到的太阳能电池吸收层。本专利技术对太阳能电池的结构以及制备方法没有特殊限制，本领域技术人员公知的太阳能电池结构和制备方法即可。本专利技术的原理是：1)使用酒石酸锑钾为锑源，硫代硫酸钠为硫源，硒代硫酸钠为硒源，以水为溶剂配制沉积液，利用水热反应在衬底上得到平整致密的高质量硫硒化锑薄膜。2)通过改变硫代硫酸钠和硒代硫酸钠的浓度，来控制水热反应所沉积薄膜中硫元素和硒元素的含量，从而调节薄膜的带隙，得到带本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA)将酒石酸锑钾、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠与水混合，得到沉积液；/nB)所述沉积液在衬底表面进行水热反应，得到复合于衬底表面的硫硒化锑薄膜；/nC)在惰性气体环境下将得到的硫硒化锑薄膜进行退火处理，得到太阳能电池吸收层。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池吸收层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将酒石酸锑钾、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠与水混合，得到沉积液；
B)所述沉积液在衬底表面进行水热反应，得到复合于衬底表面的硫硒化锑薄膜；
C)在惰性气体环境下将得到的硫硒化锑薄膜进行退火处理，得到太阳能电池吸收层。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)具体为：
将酒石酸锑钾和硫代硫酸钠溶于水，得到混合溶液；
向所述混合溶液中加入硒代硫酸钠水溶液，得到沉积硫硒化锑薄膜所需沉积液。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硒代硫酸钠水溶液由亚硫酸钠溶液和硒粉在90～98℃下回流得到；
所述硒代硫酸钠水溶液的浓度为0.1M～0.4M。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沉积液中酒石酸锑钾的浓度为0.0...

【专利技术属性】
技术研发人员：高迪，陈涛，朱长飞，江国顺，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34