一种含有复合吸收层的硒化锑薄膜太阳电池制造技术

本发明专利技术公开了一种含有复合吸收层的硒化锑薄膜太阳电池，具体为含Sb2(S1‑

【技术实现步骤摘要】
一种含有复合吸收层的硒化锑薄膜太阳电池


[0001]本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种含有复合吸收层的硒化锑薄膜太阳电池。

技术介绍

[0002]Sb2Se3是一种物相单一稳定的二元化合物，原料价格低廉、毒性低、光吸收系数大(>105cm
‑1)、结晶温度低(～130℃)、物相单一，同时能隙宽度合适(1.1eV～1.35eV)，400nm厚的Sb2Se3几乎能够将可见光完全吸收。目前国际上Sb2Se3太阳电池的光电转换效率已达10.12％。
[0003]Sb2(S1‑
x Se
x
)3是调控S或Se含量可以实现能隙在1.1～1.7eV之间调制的半导体材料，光吸收系数大(≈105cm
‑1)，制备方法简单，具有良好的稳定性。目前Sb2(S1‑
x Se
x
)3太阳电池的光电转换效率已达10.7％。
[0004]为了最大程度地有效利用太阳光能量，提高太阳电池的转换效率，通常把太阳光谱能量宽度与能隙匹配最好的材料做成电池，能隙从大到小的顺序从外向里叠加起来，让能量高的光被外层宽带隙的材料吸收，能量小的光能够透射进去让较窄能隙材料吸收，这样就有可能最大限度地将太阳光能完全吸收，具有这种复合结构的太阳电池叫做复合吸收层太阳电池。
[0005]众所周知，能量超过带隙的光子可使半导体材料激发空穴电子对，然而，半导体材料带隙较窄，能量太大的光子激发一个电子空穴对，多余的能量以热能的形式消耗，不能极大限度的利用太阳光能量。因此，在Sb2(S1‑
x Se
x
)3/Sb2Se3结构的复合吸收层中，带隙较宽的Sb2(S1‑
x
Se
x
)3材料先吸收能量较高的光子，既导致高开压输出，也减少热耗散的产生，带隙较窄的Sb2Se3可以扩展太阳电池对更长波长的响应，提高短路电流输出。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种含有复合吸收层的硒化锑薄膜太阳电池，具体为一种含Sb2(S1‑
x Se
x
)3/Sb2Se3结构的复合吸收层硒化锑太阳电池，主要解决了目前单一吸收层的硒化锑太阳电池开路电压偏低导致硒化锑太阳电池性能低下的问题。
[0007]为了达到上述技术目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种含Sb2(S1‑
x Se
x
)3/Sb2Se3结构的复合吸收层硒化锑太阳电池，包括玻璃衬底；
[0009]所述玻璃衬底下表面由上到下依次沉积：透明导电氧化物前电极层、n型窗口层、p型Sb2(S1‑
x Se
x
)3半导体层、p型Sb2Se3半导体层、背电极层；
[0010]优选的，所述透明导电氧化物前电极层材料为ITO(In2O3:Sn)、FTO(SnO2:F)、AZO(ZnO:Al)中的任意一种；
[0011]优选的，所述n型窗口层为CdS、CdSe、ZnSe中的任意一种；
[0012]优选的，所述背电极层由Au、Pt、Ag、Ni、Cu、Mo金属薄膜中的一种；
[0013]优选的，所述p型Sb2(S1‑
x Se
x
)3半导体层为多带隙组合多层膜；
[0014]优选的，所述前电极层与n型窗口层之间设置缓冲层；
[0015]优选的，所述缓冲层为ZnO:Mg、ZnO、TiO2半导体材料中的一种或几种制备而成；
[0016]优选的，所述p型Sb2Se3半导体层与背电极层之间设置背接触层；
[0017]优选的，所述背接触层为ZnTe:Cu、Spiro
‑
OMeTAD、P3HT中的一种或几种制备而成。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]本结构首次提出了一种由Sb2(S1‑
x Se
x
)3和Sb2Se3叠加构成的复合吸收层，不仅扩展太阳光谱吸收范围，而且避免了梯度掺杂的工艺复杂性，结构简单。
附图说明
[0020]图1是本专利技术提供的含Sb2(S1‑
x Se
x
)3/Sb2Se3结构的复合吸收层硒化锑太阳电池的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面将对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]实施例1
[0023]本实施例复合吸收层的硒化锑太阳电池沿着光照方向从上到下结构依次为：玻璃衬底、FTO透明前电极、n型CdS窗口层、p型Sb2(S1‑
x
Se
x
)3半导体层、p型Sb2Se3半导体层和背电极Au。
[0024]1)清洗FTO玻璃衬底
[0025]使用商用含FTO玻璃作为衬底，可见光透过率>77％，方阻<10Ω/sq，先将FTO玻璃浸泡依次通过洗洁精、丙酮、异丙醇、乙醇超声清洗，每个步骤约30分钟，然后用大量去离子水冲洗干净，最后用氮气吹干备用。
[0026]2)沉积n型CdS窗口层
[0027]采用磁控溅射技术沉积n型CdS：将洗净的FTO玻璃固定于样品架上，放入真空腔室中，腔体真空度达到5
×
10
‑4Pa后，利用纯度为4N的CdS靶材，通Ar在0.1～10Pa压强下进行溅射，在FTO玻璃衬底上得到厚度为40nm～100nm的CdS窗口层。
[0028]3)沉积p型Sb2(S1‑
x Se
x
)3半导体层
[0029]采用近空间升华技术沉积p型Sb2(S1‑
x Se
x
)3半导体层：将纯度为5N的Sb2Se3和纯度为5N的Sb2S3混合粉末放入石墨舟中，所说混合粉末的Se元素和S元素的摩尔比为9:1～7:3，再将上述FTO/CdS放在石墨舟两端高度为3mm～10mm的垫块上，接着在FTO/CdS基底上盖上顶部石墨基板，置入真空室中，腔体真空度<0.5Pa后，通过控制源温度在450℃～480℃，衬底温度在350℃～380℃，在FTO/CdS基底上沉积厚度为50nm～300nm的p型Sb2(S1‑
x Se
x
)3半导体层。
[0030]4)沉积p型Sb2Se3半导体层
[0031]采用近空间升华技术沉积p型Sb2Se3半导体层：将纯度为5N的Sb2Se3粉末放入石墨舟中，再将上述FTO/CdS/Sb2(S1‑
x Se
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)3半导体层放在石墨舟两端高度为3mm～10mm的垫块
上，接着在FTO/CdS/Sb2(S1‑
x Se
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含Sb2(S1‑
x Se
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)3/Sb2Se3结构的复合吸收层硒化锑太阳电池，包括玻璃衬底；其特征在于，所述玻璃衬底下表面由上到下依次沉积：透明导电氧化物前电极层、n型窗口层、p型Sb2(S1‑
x Se
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)3半导体层、p型Sb2Se3半导体层、背电极层。2.根据权利要求1所述一种含Sb2(S1‑
x Se
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)3/Sb2Se3结构的复合吸收层硒化锑太阳电池，其特征在于，所述透明导电氧化物前电极层材料为ITO(In2O3:Sn)、FTO(SnO2:F)、AZO(ZnO:Al)中的任意一种。3.根据权利要求1所述一种含Sb2(S1‑
x Se
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)3/Sb2Se3结构的复合吸收层硒化锑太阳电池，其特征在于，所述n型窗口层为CdS、CdSe、ZnSe中的任意一种。4.根据权利要求1所述一种含Sb2(S1‑
x Se
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)3/Sb2Se3结构的复合吸收层硒化锑太阳电池，其特征在于，所述背电极层由Au、Pt、Ag、Ni、Cu、Mo金属薄膜中的一种。5.根据权利要求1所述一种含Sb2(S1‑
x Se<...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊小勇，黎兵，黎敏强，李秀玲，高凤英，曾广根，李卫，冯良桓，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：