[发明专利]硫化亚锡叠层薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术，特别涉及硫化亚锡(SnS)叠层薄膜太阳能电池的制备方法。

背景技术

能源是人类存在和发展的重要物质基础，随着社会的发展，煤炭及石油等不可再生资源越来越少，开发可再生清洁能源迫在眉睫。太阳能是取之不尽的新能源，太阳能电池是人们利用太阳能的一种重要方式，太阳能电池将资源无限、清洁干净的太阳辐射转换为电能。

太阳能电池发展经历了三个阶段。1)以硅片为基础的“第一代”太阳能电池，其技术发展已经成熟，但单晶硅纯度要求在99.999％，生产成本太高使得人们不惜牺牲电池转换效率为代价开发薄膜太阳能电池；2)第二代太阳能电池是基于薄膜材料的太阳能电池，薄膜技术所需材料较晶体硅太阳能电池少得多，且易于实现大面积电池的生产，可有效降低成本，薄膜太阳能电池主要有非晶硅薄膜电池、多晶硅薄膜电池、碲化镉薄膜电池以及铜铟硒薄膜电池，其中以多晶硅为材料的薄膜电池性能最优；3)叠层太阳能电池、多带隙太阳能电池及热载流子太阳能电池等，其中，叠层太阳能电池是太阳能电池发展的一个重要方向，由于太阳光光谱可以被分成连续的若干部分，用能带宽度与这些部分有最好匹配的材料做成电池，并按禁带宽度从大到小的顺序从外向里叠合起来，让波长最短的光被最外边的宽隙材料电池利用，波长较长的光能够透射进入让较窄禁带宽度材料电池利用，这就有可能最大限度的将光能变成电能。

多元化合物叠层太阳能电池目前因主要采用CuIn、GaSe及GaAs等价格不菲且有毒的原料，从而限制其普及应用，因此寻找丰富且无毒的原料是研究的发展方向，。

发明内容

本发明的目的是克服目前多元化合物叠层太阳能电池由于采用CuIn、GaSe及GaAs等价格不菲且有毒的原料导致成本较高且不环保的缺点，提供一种硫化亚锡叠层薄膜太阳能电池及其制备方法。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，硫化亚锡叠层薄膜太阳能电池，包括基片，其特征在于，还包括顶层N型氧化锌(ZnO)薄膜、底层N型氧化锌薄膜、顶层P型硫化亚锡(SnS)薄膜、底层P型硫化亚锡薄膜及铝电极，顶层N型氧化锌薄膜设置在基片上方，顶层P型硫化亚锡薄膜设置在顶层N型氧化锌薄膜上方，底层N型氧化锌薄膜设置在顶层P型硫化亚锡薄膜上方，底层P型硫化亚锡薄膜设置在底层N型氧化锌薄膜上方，铝电极设置在底层P型硫化亚锡薄膜上方。

具体的，所述基片为掺氟二氧化锡透明导电玻璃(FTO基片)或ITO玻璃，所述掺氟二氧化锡透明导电玻璃包括掺氟二氧化锡(SnO₂：F)薄膜及玻璃层，所述掺氟二氧化锡薄膜设置在玻璃层上，顶层N型氧化锌薄膜设置在掺氟二氧化锡薄膜上方；所述ITO玻璃包括氧化铟锡薄膜及玻璃层，所述氧化铟锡薄膜设置在玻璃层上，顶层N型氧化锌薄膜设置在氧化铟锡薄膜上方。

硫化亚锡叠层薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、清洗基片；

步骤2、在基片上制备顶层硫化亚锡-氧化锌PN结；

步骤3、在顶层硫化亚锡-氧化锌PN结上制备底层硫化亚锡-氧化锌PN结；

步骤4、在底层硫化亚锡-氧化锌PN结上制备铝电极。

具体的，步骤1中，所述基片为掺氟二氧化锡透明导电玻璃或ITO玻璃，所述掺氟二氧化锡透明导电玻璃包括掺氟二氧化锡薄膜及玻璃层，所述掺氟二氧化锡薄膜设置在玻璃层上；

所述ITO玻璃包括氧化铟锡薄膜及玻璃层，所述氧化铟锡薄膜设置在玻璃层上。

进一步的，步骤2中，所述在基片上制备顶层硫化亚锡-氧化锌PN结的方法为：

步骤21、在基片的掺氟二氧化锡薄膜或氧化铟锡薄膜上采用磁控溅射法制备顶层N型氧化锌薄膜；

步骤22、在顶层N型氧化锌薄膜上采用磁控溅射法制备顶层P型硫化亚锡薄膜。

具体的，步骤21中，所述磁控溅射法的溅射功率为80W或120W或160W或200W，其沉积时间为20分钟或30分钟或40分钟或50分钟，其工作气压为2.0Pa或2.5Pa或3.0Pa或3.5Pa，工作温度为室温；

步骤22中，所述磁控溅射法的溅射功率为22W或24W或26W或28W，其沉积时间为10分钟或12分钟或14分钟或16分钟，其工作气压为2.2Pa或2.5Pa或2.7Pa或3.0Pa，工作温度为室温，顶层P型硫化亚锡薄膜的厚度为210nm～345nm。

再进一步的，步骤3中，所述在顶层硫化亚锡-氧化锌PN结上制备底层硫化亚锡-氧化锌PN结的方法为：