[发明专利]具有梯度成分太阳能电池吸收层铜铟硫硒薄膜的制备方法

说明书

本发明涉及氧化物纳米颗粒制备太阳能电池吸收层铜铟硫硒薄膜梯度成分的制备方法。首先通过低温固相反应合成含有铜和铟的氧化物纳米颗粒粉体形成前驱体浆料；将前驱体浆料在衬底上进行沉积形成铜铟氧化物前驱体薄膜，干燥后保存；将的前驱薄膜先后在硫气氛和硒气氛下进行退火，得到本发明所述的吸收层CISSe薄膜；将退火处理得到的CISSe，在硫气氛下进行表面快速硫化处理得到S/Se成分梯度结构的太阳能电池吸收层CuIn(S,Se)₂薄膜。本发明具有合成工艺简单、制备设备不复杂、原料成本低廉、材料利用率高、可大面积均匀指标、薄膜成分以及厚度易控等优点，适用于大规模的工业生产。

技术领域

本发明涉及太阳能电池材料与器件技术领域，具体涉及一种氧化物纳米颗粒制备太阳能电池吸收层铜铟硫硒（CuIn(S,Se)₂)薄膜梯度成分的制备方法。

背景技术

随着世界人口增长和环境污染对能源的压力越来越大，能源问题越来越引起人们的关注。因此寻找一种清洁可再生的新型能源来替代传统的化石能源显得尤为重要。相比于其他可再生能源，太阳能具有来源普遍、安全无污染、长期可再生等优点，自然而然的成为了一种较为合适的替代性能源。而太阳能电池是一种将太阳能直接转化成电能的有效方式。

其中，化合物薄膜太阳能电池作为一种低成本的太阳能电池近年得到广大的发展。铜铟镓硒系列薄膜太阳能电池作为其中一种较为成功的化合物薄膜太阳能电池，已被商业化生产了。铜铟镓硒系列太阳能电池中最为核心的是其吸收层，其性质如结晶性、形貌、电学性能、光学性、成分梯度等都会对太阳能电池效率产生重大的影响。铜铟镓硒系列中研究最多的是四元铜铟镓硒（Cu(In,Ga)Se₂, CIGS）材料，采用这种材料制备的太阳能电池已经取得了较高的光电转换效率。为了获得高效率的CIGS太阳能电池，通常需要对CIGS薄膜进行能带调控。对于CIGS材料，主要对In/Ga的组分比例进行调控从而实现CIGS薄膜能带、晶粒结构、表面粗糙度等性质的调节。其中对其能带进行调节形成“V”字型能带梯度，有助于同时提高CIGS薄膜太阳能电池的开路电压（V_oc）和短路电流(J_sc)，从而获得高效率的太阳能电池。然而，CIGS在合成过程通常需要经过高温退火处理，这使Ga元素易向Mo背电极聚集。因此，较难精确控制Ga在CIGS纵向分布，而In/Ga的分布将直接影响着CIGS的能带分布，这使得可控的“V”字型能带CIGS材料的构造成为一个难题。