[发明专利]一种基于三元无机平板型异质结薄膜的太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于三元无机平板型异质结薄膜的太阳电池，其特征在于：在玻璃衬基上依次沉积有阳极、三元无机平板型异质结薄膜、有机空穴传输层、阴极；所述的太阳电池阳极为ITO层；所述的三元无机平板型异质结薄膜由TiO₂纳米薄膜、CdS纳米薄膜和CuInS₂纳米薄膜组成，TiO₂纳米薄膜、CdS纳米薄膜和CuInS₂纳米薄膜，依次沉积于太阳电池阳极上；所述的有机空穴传输层为Spiro-OMeTAD薄膜；所述的阴极为Au薄膜；

所述的基于三元无机平板型异质结薄膜的太阳电池的制备方法，包括以下步骤：

（1）将阳极ITO导电玻璃用浓盐酸和Zn粉刻蚀成细条，再经丙酮、异丙醇、超纯水分别超声清洗4-6分钟，干燥后,得经过刻蚀后的ITO导电玻璃；在刻蚀后的ITO导电玻璃上沉积TiO₂纳米薄膜后备用；

（2）配置浓度为0.4-0.6g/L的硫酸镉水溶液，向其中加入浓度为25%-28%的氨水，并在60-70℃水浴中搅拌溶解；配置浓度为50-60g/L的硫脲水溶液；硫酸镉水溶液：氨水：硫脲水溶液体积比为340-360：54-58:43-47；将沉积有TiO₂薄膜的ITO导电玻璃竖直悬空浸置于搅拌状态的硫酸镉和氨水的混合水溶液中，加入硫脲水溶液，继续在60-70℃水浴中进行8-12min反应沉积，得到TiO₂和CdS两种纳米薄膜组成的二元平板型异质结薄膜；

（3）室温下将InCl₃溶于N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌0.5-1.5小时，配制成145-147g/L的溶液，然后加入CuI，继续搅拌0.5-1.5小时，再加入硫脲，室温下搅拌15-30小时，得到CuInS₂反应前驱物溶液，其中InCl₃:CuI:硫脲的摩尔比为1:1:6-10；

将CuInS₂反应物前驱物溶液滴加到所得的二元平板型异质结薄膜上并旋涂成膜，重复旋涂2次，得到CuInS₂反应前驱物薄膜；将所得的反应前驱物薄膜放在65℃真空干燥箱中干燥后，置于惰性气体保护下的热台上，先将热台温度升至120-180℃并保持4-6分钟,然后继续升温至200-300℃并于此温对样品进行5-15分钟的热处理；热处理结束后，样品自然冷却至室温，得到结晶性CuInS₂胚膜；重复操作至CuInS₂纳米薄膜的厚度达标，得到TiO₂、CdS和CuInS₂三种纳米薄膜组成的三元平板型异质结薄膜；

（4）在步骤（3）所得的三元平板型异质结薄膜上，旋涂一层浓度为60-90mg/mL的Spiro-OMeTAD、LiTFSI和TBP混合物溶液，在空气中50-150℃热处理5-15分钟，得到Spiro-OMeTAD薄膜空穴传输层；

（5）在步骤（4）所得的Spiro-OMeTAD薄膜空穴传输层上，通过热蒸发方法蒸镀Au薄膜,得到基于三元无机平板型异质结薄膜的太阳电池；

（6）将步骤（5）制得的太阳电池在惰性气体保护下封装获得太阳电池产品。

2.根据权利要求1所述的基于三元无机平板型异质结薄膜的太阳电池，其特征在于：TiO₂纳米薄膜由20-30nm的TiO₂纳米颗粒组成，CdS纳米薄膜由10-20nm的CdS纳米颗粒组成，CuInS₂纳米薄膜由10-20nm的CuInS₂纳米颗粒组成。

3.根据权利要求1所述的基于三元无机平板型异质结薄膜的太阳电池，其特征在于：所述的ITO层的厚度为100-300nm，TiO₂纳米薄膜的厚度为50-150nm，CdS纳米薄膜厚度为50-100nm，CuInS₂纳米薄膜厚度为100-500nm，Spiro-OMeTAD薄膜厚度为100-200nm，Au薄膜厚度为60-120nm。