[发明专利]薄膜太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种薄膜太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池是以Sb₂S₃(Se)材料作为吸光层，其结构顺次为FTO层、CdS层、Sb₂S₃(Se)层、缓冲层及金属电极，其中缓冲层为p型过渡金属氧化物，金属电极为高功函数金属。

2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，Sb₂S₃(Se)层厚度为500-1500nm，其中缓冲层厚度为3-15nm，金属电极厚度为60-120nm。

3.根据权利要求2所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，p型过渡金属氧化物包括WO₃、MoO₃、NiO、或CoO。

4.根据权利要求1或3任一项所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，高功函数金属包括Ag，Au或Pt。

5.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，Sb₂S₃层厚度为800nm。

6.一种如权利要求1-5任一项所述薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，其步骤包括：

步骤1，基片清洗：将FTO、玻璃衬底放入超声清洗器分别在去离子水、丙酮、异丙醇中清洗10min，烘干；

步骤2，CdS薄膜沉积：采用常规的化学水浴法制备，将硫脲和CdCl₂溶于H₂O，加入NH₄·H₂O至CdCl₂的浓度为1.0-2.0m mol/L，其中硫脲与CdCl₂的物质的量之比为：100:7-8，PH值为11-12，水浴温度为75-85℃，沉积时间为20-60min，在350-450℃退火5-10min进而制得结晶的CdS薄膜，厚度约为40-150nm；

步骤3，Sb₂S₃(Se)薄膜制备：利用喷自带程控式可移动加热平台的喷雾热解镀膜设备向步骤2中制得的CdS薄膜表面喷Sb₂S₃(Se)前驱液热解制备Sb₂S₃薄膜，其中衬底温度为150-350℃；雾化率为0.2-0.8ml/min；载气流速为10-30min/L；喷头高度为20-60mm；可移动加热平台移动速率为20-100mm/s；薄膜沉积速率为50-1200nm/min，沉积时间为1.5-20min，薄膜厚度为500-1500nm；

步骤4，缓冲层和金属电极沉积：通过真空热蒸发方法制备一层厚度为3-15nm的缓冲层，蒸镀速率为0.1～0.2nm/s，沉积在步骤3制备的Sb₂S₃(Se)薄膜上，然后再通过真空热蒸发方法制备一层厚度为60～120nm的金属电极，蒸镀速率为0.6～20nm/min，并沉积在缓冲层上，至此完毕。

7.根据权利要求6所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，在步骤3与步骤4之间增加硒化步骤：步骤3中的Sb₂S₃(Se)薄膜制备后放入两温区快速退火炉硒化，将沉积有CdS/Sb₂S₃的FTO玻璃置于高温端，Se粉置于低温端，高温端的温度控制为300-420℃，低温端的温度控制为200-400℃，硒化时间为5-45min。

8.根据权利要求6或7所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，Sb₂S₃薄膜厚度为800nm。

9.根据权利要求7所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，高温端的温度控制为400℃，低温端的温度控制为350℃，时间为8min。