[发明专利]一种漫反射增强背接触钼电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种漫反射增强背接触钼电极的制备方法，该方法是先将钼电极置于碱性溶液中配合脉冲电压对其表面进行可控的各向异性氧化，然后对钼电极表面的氧化层进行腐蚀，得到多孔钼基底表面，最终制备出漫反射增强背接触钼电极。该方法通过实验参数的调节，可以控制背接触钼电极表面腐蚀坑的深度，从而实现背接触钼电极漫反射系数的精确调控；该方法可以有效改善CZTS薄膜太阳电池对响应波段光吸收的量子效率；该方法的整个过程在液相非真空环境下制备，操作简单，成本极低，利于产业化应用。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，涉及一种漫反射增强背接触钼电极的制备方法。

背景技术

铜锌锡硫(CZTS)作为一种四元化合物材料，其组成元素地壳丰度高，且无毒，是一种绿色环保材料。此外，由于其禁带宽度合适(1.45eV左右)，且为直接带隙半导体，光吸收系数高，理论转换效率可达30％以上，是一种优良的薄膜太阳电池光吸收层材料。目前，CZTS薄膜太阳电池光吸收层的厚度控制在1～2微米的范围，考虑到CZTS是一种直接带隙半导体材料，具有较高的光吸收系数，理论上1～2微米的厚度即可满足其对于响应波段光的吸收。为保证薄膜优良的p型电学特性并抑制薄膜内深能级的产生，CZTS薄膜必须要满足贫铜富锌的组分，但是该组分将不可避免的使CZTS薄膜中含有较多Cu_xS、ZnS、SnS和Cu₂SnS₃的二次相，这些二次相的具有较宽的带隙，其会占据CZTS的体积，直接影响CZTS薄膜对于响应波段太阳光的量子吸收效率，同时由于CZTS薄膜禁带宽度的限制，较薄的CZTS薄膜对于红外光区响应(带边响应)较弱，因此1～2微米厚的CZTS薄膜无法充分的吸收响应波段的太阳光。若采用增加CZTS薄膜厚度来提高其对响应波段太阳光的吸收会存在以下若干问题：(1)CZTS/钼之间的晶格不匹配，晶格失配会导致厚度增加的CZTS薄膜在钼基底表面的脱落；(2)CZTS薄膜的制备过程中需要硫化过程，厚度增加的CZTS预制层薄膜在硫化过层中会阻挡硫原子向CZTS预制层底层的扩散过程，影响底层CZTS的生长，从而导致CZTS薄膜的分层现象；(3)CZTS薄膜的载流子扩散长度有限，CZTS薄膜厚度的增加必然影响载流子在CZTS薄膜内的传输效率，增加了载流子的复合几率。考虑到以上因素，采用增加CZTS薄膜厚度的方法提高其器件的响应波段光吸收量子效率的方法是不可行的。

发明内容

为了解决现有CZTS薄膜太阳能电池中光的行进路径短，光量子效率不高的问题。本发明提供一种漫反射增强背接触钼电极的制备方法，该方法利用脉冲电压辅助化学蚀刻，在钼电极表面形成50～200nm左右的规则蚀刻痕，增加光在CZTS薄膜太阳电池光吸收层材料中的行进光程，增强电池对于响应波段，特别是红外光区的波段的量子效率。

本发明提供的方案如下。

一种漫反射增强背接触钼电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将钼电极置于含有主溶质及缓冲剂的溶液I中，同时在钼电极表面加脉冲电压，进行表面氧化，得到样品A；

(2)将样品A置于水中清洗；

(3)将清洗完的样品A置于含有主溶质及缓冲剂的溶液II中清洗得到样品B；

(4)使用水对样品B表面进行清洗。

(5)重复步骤(1)～(4)，直至钼基底漫反射表面形成50～200nm的规则蚀刻痕，烘干即得。

上述溶液I中的主溶质选自钠、钾、和钡的氢氧化物中一种或多种，溶剂为水，溶质浓度范围为10mmol/L～10mol/L。

上述溶液I中的缓冲剂选自柠檬酸-柠檬酸钠/钾、乙酸-乙酸钠/钾、磷酸二氢钠-磷酸氢二钠/钾中的一种，缓冲剂的浓度范围1mmol/L～1mol/L，缓冲剂中前后两种组分的比例范围为1:1～20:1。