一种基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于In2S3层的高效Sb2Se3/Cu2O复合纳米异质结薄膜电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件和新能源
，具体涉及到一种基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池及其制备方法
。

技术介绍

[0002]当前，能源环境问题日益严峻，科学界一直致力于研究除硅以外的资源丰富的能源材料
。
探索新型材料体系，提高电池效率和稳定性，降低电池成本，已成为太阳能电池研究和光伏产业发展面临的主要挑战
。
[0003]研究表明硒化锑
(Sb2Se3)
材料是一种新型的
、
优异的光活性材料，具有良好的光电响应，在紫外和可见光波段有较大的吸收系数以及较好的化学稳定性，非常适合作为无机薄膜太阳能电池的吸光层材料
。
硫化铟
(In2S3)
的禁带宽度约为
2.4eV
，为直接带隙半导体，在可见光波段的透过率较高，有利于光活性层捕获更多的光子，从而提高光电转换效率
。
同时，
In2S3作为
Sb2Se3太阳能电池的缓冲层材料时，具有非常合适的能级匹配度，有利于增强
PN
结的整流特性
。
所以
In2S3被认为是一种非常适合作为
Sb2Se3缓冲层的材料
。
[0004]氧化亚铜
(Cu2O)
是一种很早就被发现的半导体材料，少有的能被可见光激发的半导体材料，其禁带宽度约为
2.17eV
，可被波长为
400
～
800nm
的可见光激发，此外
Cu2O
无毒，储量丰富，制备成本低，理论利用效率高，在电极材料
、
催化领域，电子器件和气敏元件等方面具有重要的应用
。
研究制备低成本的
Cu2O
基太阳能电池对替代高成本电池，实现太阳能电池的大规模民用化具有重要意义
。
通过界面结构梳状化，制备三维结构复合薄膜异质结太阳能电池，可以有效增加异质结界面面积，这样在增加多重吸光的同时可以缩短光生载流子的收集长度，降低光生载流子的复合几率，有利于提高电池效率
。
因此，探索制备一种复合异质结薄膜电池具有积极的意义
。
目前尚未有
In2S3/Sb2Se3/Cu2O
复合异质结薄膜材料制备方法的相关报道
。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例
。
在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分
、
说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围
。
[0006]鉴于上述和
/
或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术
。
[0007]本专利技术的其中一个目的是提供一种基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池，通过使用
In2S3作为缓冲层，
In2S3薄膜的存在可以更加有利于电子的传输，还可以提高其结晶性，从而提高
In2S3/Sb2Se3/Cu2O
薄膜的电池效率
。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池的制备方法，包括，
[0009]利用连续离子层吸附法将
InCl3·
4H2O
和
Na2S
·
4H2O
分别沉积在
FTO
上；配制含有
铟源和硫源的混合水溶液，沉积好的
FTO
置于混合水溶液中，调节体系
pH
为强酸性，进行微波反应，反应结束后经冲洗
、
干燥，得到
In2S3薄膜；
[0010]采用磁控溅射法在
In2S3薄膜上制备
Sb2Se3薄膜；
[0011]采用电化学法沉积
p
型
Cu2O
半导体，实现对
Sb2Se3层的全覆盖，形成
In2S3/Sb2Se3/Cu2O
复合薄膜；
[0012]采用真空蒸镀法在
Cu2O
层上表面和一侧的
FTO
导电玻璃上镀覆
Au
电极，形成复合纳米异质结薄膜电池
。
[0013]作为本专利技术基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池的制备方法的一种优选方案，其中：所述微波反应的条件为
100
～
400W、80
～
90℃
下反应
10
～
60min。
[0014]作为本专利技术基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池的制备方法的一种优选方案，其中：所述
InCl3·
4H2O
和
Na2S
·
4H2O
的浓度均为
0.005
～
0.02mol/L
；所述
InCl3·
4H2O
和
Na2S
·
4H2O
的浓度比为
1:1。
[0015]作为本专利技术基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池的制备方法的一种优选方案，其中：所述连续离子层吸附法中，连续吸附的次数为
10
～
30
次
。
[0016]作为本专利技术基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池的制备方法的一种优选方案，其中：所述铟源为
InCl3·
4H2O
或
In(NO3)3·
4H2O
，所述硫源为硫代乙酰胺；所述混合水溶液中，铟源的浓度为
0.01
～
0.05mol/L
；硫源的浓度为
0.02
～
0.2mol/L
；所述混合水溶液中，铟源和硫源的浓度比为
1:3
～
1:5
；调节体系
pH
为
2。
[0017]作为本专利技术基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池的制备方法的一种优选方案，其中：所述采用磁控溅射法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池的制备方法，其特征在于：包括，利用连续离子层吸附法将
InCl3·
4H2O
和
Na2S
·
4H2O
分别沉积在
FTO
上；配制含有铟源和硫源的混合水溶液，沉积好的
FTO
置于混合水溶液中，调节体系
pH
为强酸性，进行微波反应，反应结束后经冲洗
、
干燥，得到
In2S3薄膜；采用磁控溅射法在
In2S3薄膜上制备
Sb2Se3薄膜；采用电化学法沉积
p
型
Cu2O
半导体，实现对
Sb2Se3层的全覆盖，形成
In2S3/Sb2Se3/Cu2O
复合薄膜；采用真空蒸镀法在
Cu2O
层上表面和一侧的
FTO
导电玻璃上镀覆
Au
电极，形成复合纳米异质结薄膜电池
。2.
如权利要求1所述的基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池，其特征在于：所述
InCl3·
4H2O
和
Na2S
·
4H2O
的浓度均为
0.005
～
0.02mol/L
；所述
InCl3·
4H2O
和
Na2S
·
4H2O
的浓度比为
1:1。3.
如权利要求2所述的基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池，其特征在于：所述连续离子层吸附法中，连续吸附的次数为
10
～
30
次
。4.
如权利要求1～3中任一项所述的基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池，其特征在于：所述铟源为
InCl3·
4H2O
或
In(NO3)3·
4H2O
，所述硫源为硫代乙酰胺；所述混合水溶液中，铟源的浓度为
0.01
～
0.05mol/L
；硫源的浓度为
0.02
～
0.2mol/L
；所述混合水溶液中，铟源和硫源的浓度比为
1:3
～
1:5
；调节体系
pH
为
2。5.
如权利要求4所述的基于
In2S3层的高效
Sb2Se3/Cu2O
复合纳米异质结薄膜电池，其特征在于：所述微波反应的条件为<...

【专利技术属性】
技术研发人员：何祖明，林凯，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：