[发明专利]一种P-N结柔性太阳电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型P-N结柔性太阳电池的制备方法，属于新技术领域。

背景技术

 随着日趋紧迫的能源危机和越来越严重的环境污染问题，清洁、可再生能源受到各国政府的关注和青睐。其中太阳能这种不改变地球燃料平衡的能源，有着取之不尽，又容易实现小型化的优点，尤其受到人们的重视，太阳能利用也将是新世纪经济发展中最具决定性影响的技术领域之一。追求低成本、高光电转换效率、长期寿命是太阳能电池是领域追求的目标。

铜铟硫基薄膜太阳电池被誉为最有前途的太阳电池之一，主要是其性能优越，存在以下优点：CuInS₂是直接带隙材料，其带隙宽度为1.50ev，相较于CuInSe₂的1.04ev，性能更优，有可能产生更高的开路电压。CuInS₂不含有有毒成分，选择合适的制备方法，制备过程中对环境的影响较小。作为P型材料，电子亲和力好，可以和其他N型材料结合，形成P-N结电池。同时CuInS₂的抗辐射能力较好，光之衰减较弱，使用寿命长。另一方面，传统的太阳电池多使用刚性基板，刚性基板对于大功率的太阳电池是必须的，但是其重量较大，形状可调节幅度较小。而柔性基本形状可调，弯曲度大，重量较小。柔性太阳电池是未来的一个重要发展方向。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种简便的制备柔性P-N结柔性太阳电池的方法，该方法简便易行，可在较低的温度下进行，并可实现大面积制备。

本发明的目的还在有效提高P-N结太阳电池寿命，使用Ti丝网，可使电池寿命有效提高。

本发明的技术方案是：一种P-N结柔性太阳电池的制备方法，包括如下顺序的步骤：

a．将CuCl₂.2H₂O, InCl₃.4H₂O, CH₄N₂S(硫脲)，溶入酒精中，转移至高压釜中，反应温度为120-180℃，反应时间为6-12h，将产物CuInS₂洗涤烘干；

b．将P25制备成油胶，用提拉机均匀制备于金属丝网上。在100-500℃下烧结；时间为80-180min；

c．将步骤a制备得到的CuInS₂均匀分散在PVDF或聚（偏氟乙烯－六氟丙烯）(PVDF-HFP)的吡咯烷酮溶液中，或者分散在PEDOT:PSS中；

d．将步骤c所得产物均匀分布在步骤b所制得的丝网上，在真空条件下，90-140℃下干燥，制备得到光电极。

金属丝网为不锈钢丝网、钛丝网或钨丝网，依次用酒精和丙酮清洗，干燥。将TiO₂或ZnO分散于酒精，松油醇和乙基纤维素的混合溶液中，然后用细胞超声粉碎机超声60min，制备得到油胶。

步骤b所述的不锈钢丝网，钛丝网和钨丝网。

步骤c所述的PVDF的吡咯烷酮溶液，PVDF-HFP的吡咯烷酮溶液或PEDOT:PSS。

步骤d所述的真空条件，干燥温度为80-150℃，干燥时间为8-30min。

将P25制备成油胶，用提拉机均匀涂布在不锈钢丝网上，然后烧结；烧结过程中采取10°C/min升温法；温度范围为125～500°C，其中在325，375，450，500°C分别保温15min。

       本发明的有益效果是：与传统的制备方法相比本发明具有以下明显优点： 

（1）CuInS₂的溶剂热方法只用到了廉价的酒精作为溶剂，同时过程中避免使用高温，成本大幅度降低。

（2）该过程中只涉及到溶解、过滤、搅拌等常规单元操作，一般实验室均可操作。同时相比较共蒸发方法，无需昂贵的高真空设备，易于实现工业化生产。

（3）使用钛丝网不但效率有提升，电池的寿命和稳定性均有所提升。

附图说明

图1是CuInS₂的XRD图。

图2是CuInS₂的扫描电镜（SEM）图。

图3是CuInS₂结合PVDF涂敷在在不锈钢丝网上的扫描电镜(SEM)图。

图4是CuInS₂结合PVDF-HFP涂敷在不锈钢丝网上的扫描电镜（SEM）图。

图5是CuInS₂结合PEDOT:PSS涂敷在不锈钢丝网上的扫描电镜（SEM）图。