一种太阳能电池用缓冲层的制备方法技术

本发明专利技术涉及太阳能电池制作领域，具体涉及一种太阳能电池用缓冲层的制备方法，包括以下步骤：将基底浸渍于前驱体溶液中进行溶剂热反应，得到镀覆于基底上的金属―有机骨架层，所述前驱体溶液为金属盐与有机配体的混合溶液，所述混合溶液中金属盐与有机配体的摩尔比为(1～3)：(1～10)；将镀覆有金属―有机骨架层的基底浸渍于硫化剂溶液中进行硫化处理，制得镀覆于基底上的缓冲层。本发明专利技术解决了现有技术中缓冲层的厚度不可控且缓冲层与基底的结合力较差的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电池用缓冲层的制备方法
本专利技术涉及太阳能电池制作领域，具体涉及一种太阳能电池用缓冲层的制备方法。
技术介绍
太阳能电池是一种通过光电效应或光化学效应直接把光能转化为电能的装置，目前太阳能电池主要有晶体硅型和薄膜型两大类型。铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池即为薄膜型太阳能电池的其中一种。CIGS薄膜太阳能电池具有生产成本低、污染小、不衰退、弱光性能好等特点，光电转换效率居各种薄膜太阳能电池之首，接近晶体硅太阳电池，而成本则是晶体硅电池的三分之一，被国际上称为“下一时代非常有前途的新型薄膜太阳电池”。CIGS薄膜太阳能电池的基本结构由衬底、背电极层、吸收层、缓冲层、窗口层、减反层、电极层组成，典型的CIGS薄膜太阳能电池的结构为：衬底/Mo/CIGS/缓冲层/ZnO/AZO/MgF2。其中，缓冲层在低带隙CIGS吸收层与高带隙ZnO窗口层之间形成过渡，以减少两者之间的带隙台阶和晶格失配，有助于提高CIGS薄膜太阳能电池p-n结质量。目前最常用的缓冲层材料为CdS，然而，Cd对环境的污染较为严重，限制了电池的大面积使用，因此研究开发高效的无Cd缓冲层材料尤为重要。近年来，研究者在开发替代CdS的无Cd缓冲层材料上取得了一些成果，主要的替代缓冲层材料有Zn的硫化物、硒化物或氧化物及In得硫化物或硒化物，例如：In2S3、ZnS、Zn1-xMgxO、ZnSe、ZnO、In(OH)3、In2Se3等，其中以In2S3、ZnS研究最多。制备缓冲层的方法有化学水浴法、原子层沉积法和溅射法等，但是这些方法存在缓冲层的厚度不可控且缓冲层与基底的结合力较差的缺点。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的缓冲层的厚度不可控且缓冲层与基底的结合力较差的缺点，从而提供一种太阳能电池用缓冲层的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种太阳能电池用缓冲层的制备方法，包括以下步骤：将基底浸渍于前驱体溶液中进行溶剂热反应，得到镀覆于基底上的金属―有机骨架层，所述前驱体溶液为金属盐与有机配体的混合溶液，所述混合溶液中金属盐与有机配体的摩尔比为(1～3)：(1～10)；将镀覆有金属―有机骨架层的基底浸渍于硫化剂溶液中进行硫化处理，制得镀覆于基底上的缓冲层。进一步的，所述金属盐为可溶性锌盐和/或可溶性铟盐。进一步的，所述前驱体溶液中的金属盐的摩尔浓度为0.01～0.5mol/L。进一步的，所述有机配体为2-甲基咪唑、4,5-二(1H-四唑-5-基)-1H-咪唑或4,4＇,4″,4″＇-(4,4＇-(1,4-亚苯基)双(吡啶6,4,2三基))三苯甲酸中的至少一种。进一步的，所述前驱体溶液中的溶剂为水、甲醇或N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。进一步的，所述溶剂热反应的反应温度为60～150℃，反应时间为1～48h。进一步的，所述基底是以相对于水平面倾斜的方式浸渍于所述前驱体溶液中。进一步的，所述硫化剂溶液为将硫化剂溶解于有机溶剂中得到；所述硫化剂为硫代甲酰胺、硫代乙酰胺或硫代丙酰胺中的至少一种；所述有机溶剂为甲醇、乙醇或异丙醇中的至少一种。进一步的，所述硫化剂溶液中硫化剂与有机溶剂之间的比例为：每0.12～0.4g硫化剂对应20ml有机溶剂。进一步的，所述硫化反应的温度为55～85℃，所述硫化反应的反应时间为1～3h。本专利技术技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的太阳能电池用缓冲层的制备方法，通过将缓冲层的制备设计为包括两步：首先在基底上通过原位生长法制备金属―有机骨架层，然后对金属―有机骨架层进行硫化处理构筑出缓冲层，与现有技术对比，本专利技术可通过控制溶剂热反应的温度去控制金属―有机骨架层的厚度，进而控制缓冲层的厚度，其次，由于金属―有机骨架层是原位生长在基底上，通过调控各原料的种类和配比还解决了目前存在的缓冲层与基底之间结合力较差的问题。2.本专利技术提供的太阳能电池用缓冲层的制备方法，通过选用Zn2+，和/或,In3+的金属可溶性盐作为金属盐，其中，Zn2+最终生成的ZnS对可见光的吸收较小，无毒性，可以提高电池的短路电流密度，且与窗口层ZnO材料的禁带宽度相近，易形成优质的pn结，具有良好的光电性能，而In3+最终生成的In2S3不含有毒元素，性能稳定，对可见光波段的吸收小，也具有良好的光电性能，故采用这两种金属盐在保证太阳能电池的光电性能的前提下还具有环保性能。3.本专利技术提供的太阳能电池用缓冲层的制备方法，通过将基底以相对于水平面倾斜的方式浸渍于前驱体溶液中，使得溶液中沉积的粉末掉落在基底上时会由于自身重力作用从基底上滑落，从而保证存留在基底上的金属―有机骨架层均为原位生长在基底上的。具体实施方式提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任何人在本专利技术的启示下或是将本专利技术与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本专利技术相同或相近似的产品，均落在本专利技术的保护范围之内。本专利技术提供的太阳能电池用缓冲层的制备方法具体包括以下步骤：1.将金属盐与有机配体溶解在溶剂中，在超声搅拌的作用下制得前驱体溶液，前驱体溶液中金属盐与有机配体的摩尔比为(1～3)：(1～10)；2.将基底浸渍于前驱体溶液中，然后将体系转移到溶剂热反应釜中，并将热反应釜放入烘箱内进行反应，体系在烘箱内由常温加热至烘箱预设温度进行溶剂热反应，使得金属―有机骨架层(MOF)薄膜在基底表面原位生长，进行溶剂热反应以在基底上原位生长出金属―有机骨架层，溶剂热反应的温度为60～150℃，反应时间为1～48h；3.将硫化剂溶解于有机溶剂中得到硫化剂溶液；4.将镀覆有金属―有机骨架层的基底浸渍于硫化剂溶液中进行硫化处理得到镀覆于基底上的缓冲层，硫化反应温度为55～85℃，反应时间为1～3h。其中，金属盐为可溶性锌盐和/或可溶性铟盐，可溶性锌盐为硝酸锌、氯化锌、硫酸锌中的至少一种；可溶性铟盐为硝酸铟和/或硫酸铟，在前驱体溶液中金属盐的摩尔浓度为0.01～0.5mol/L。有机配体为2-甲基咪唑、4,5-二(1H-四唑-5-基)-1H-咪唑或4,4＇,4″,4″＇-(4,4＇-(1,4-亚苯基)双(吡啶6,4,2三基))三苯甲酸中的至少一种。前驱体溶液中的溶剂为水、甲醇或N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种。基底可以选用ITO导电玻璃、FTO导电玻璃、镀覆有背电极层的衬底或者镀覆有吸收层的衬底。通过利用原位生长法制备缓冲层，一方面由于缓冲层与基底之间为化学结合，从而使得缓冲层与基底之间的结合力增强，另一方面，通过控制溶剂热反应的温度及反应时间即可控制缓冲层的厚度。由于在基底上制备缓冲层时，基底已经生产成型并放置一段时间了，故基底上可能沉积有灰尘等杂质，为保证缓冲层与基底层之间的结合力，在将基底浸渍于前驱体溶液前还包括对基底进行预处理的步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能电池用缓冲层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将基底浸渍于前驱体溶液中进行溶剂热反应，得到镀覆于基底上的金属―有机骨架层，所述前驱体溶液为金属盐与有机配体的混合溶液，所述混合溶液中金属盐与有机配体的摩尔比为(1～3)：(1～10)；/n将镀覆有金属―有机骨架层的基底浸渍于硫化剂溶液中进行硫化处理，制得镀覆于基底上的缓冲层。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池用缓冲层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将基底浸渍于前驱体溶液中进行溶剂热反应，得到镀覆于基底上的金属―有机骨架层，所述前驱体溶液为金属盐与有机配体的混合溶液，所述混合溶液中金属盐与有机配体的摩尔比为(1～3)：(1～10)；
将镀覆有金属―有机骨架层的基底浸渍于硫化剂溶液中进行硫化处理，制得镀覆于基底上的缓冲层。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐为可溶性锌盐和/或可溶性铟盐。


3.根据权利要求1-2中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中的金属盐的摩尔浓度为0.01～0.5mol/L。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述有机配体为2-甲基咪唑、4,5-二(1H-四唑-5-基)-1H-咪唑或4,4＇,4＇＇,4＇＇＇-(4,4＇-(1,4-亚苯基)双(吡啶6,4,2三基))三苯甲酸中的至少一种。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘红霞，王雪戈，张德忠，
申请(专利权)人：北京铂阳顶荣光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11