[发明专利]基于Sb2S3顶电池的叠层薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于Sb₂S₃顶电池的叠层薄膜太阳能电池及其制备方法，属于薄膜太阳能电池领域，叠层薄膜太阳能电池包括由上至下的透明导电层、顶电池、中间复合层、底电池以及透明导电层和底电池下端的金属电极，所述顶电池为Sb₂S₃薄膜电池，所述底电池为PbS量子点薄膜电池。本发明的叠层电池是由Sb₂S₃薄膜电池和PbS量子点薄膜电池进行叠层而成的，其中Sb₂S₃薄膜电池的禁带宽度为1.73eV，PbS量子点薄膜电池的禁带宽度可以在1.03eV～1.45eV范围调节，所制备的叠层电池在禁带宽度上实现互补，能够拓宽光谱吸收范围，大幅提高光电转化效率，降低成本。

技术领域

本发明属于薄膜太阳能电池领域，更具体地，涉及一种基于Sb₂S₃顶电池的叠层薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着人类社会的高速发展，能源需求会越来越大，化石能源储量有限，而且污染严重，新能源的发展变得尤为迫切，太阳能作为一种清洁可再生的能源有望改善能源问题，太阳能电池的发展尤为重要。

太阳光谱的能量分布范围较宽，单一材料的吸收光谱范围有限，只有能量高于带隙的光才会被吸收，能力较低的光子就无法被吸收，不能充分的利用整个太阳能光谱，因此，太阳光谱的利用效率受到了限制。目前太阳能电池材料主要以硅电池为主，高纯硅的价格较高，叠层电池的制备工艺复杂，成本很高。

由此可见，现有技术存在不能充分利用太阳能光谱、成本高、工艺复杂的技术问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于Sb₂S₃顶电池的叠层薄膜太阳能电池及其制备方法，由此解决现有技术存在不能充分利用太阳能光谱、成本高、工艺复杂的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于Sb₂S₃顶电池的叠层薄膜太阳能电池，包括由上至下的透明导电层、顶电池、中间复合层、底电池以及透明导电层和底电池下端的金属电极，所述顶电池为Sb₂S₃薄膜电池，所述底电池为PbS量子点薄膜电池。

进一步地，Sb₂S₃薄膜电池包括CdS缓冲层、Sb₂S₃薄膜吸收层、硒化重掺的Sb₂S₃层。

进一步地，CdS缓冲层的厚度为40nm～100nm，所述Sb₂S₃薄膜吸收层的厚度为150nm～350nm，所述硒化重掺的Sb₂S₃层的厚度为20nm～100 nm。

进一步地，PbS量子点薄膜电池包括吸收层和空穴传输层，所述吸收层为PbI₂处理的PbS量子点，所述空穴传输层为1，2-乙二硫醇处理的PbS 量子点。

进一步地，吸收层的厚度为100nm～300nm，所述空穴传输层的厚度为40nm～80nm，所述PbS量子点薄膜电池的激子吸收峰位为850nm～ 1200nm，所述PbS量子点薄膜电池的禁带宽度为1.03eV～1.45eV。

进一步地，中间复合层包括Au层和ZnO纳米颗粒层，所述Au层的厚度为0.5nm～2nm，所述ZnO纳米颗粒层的厚度为100nm～250nm。

进一步地，透明导电层为ITO透明导电玻璃，所述ITO透明导电玻璃的电阻为5Ω～60Ω，ITO透明导电玻璃的厚度为100nm～250nm，所述金属电极为金电极，所述金电极的厚度为60nm～150nm。