[发明专利]半透明薄膜太阳电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种半透明薄膜太阳电池及其制备方法，其中，该半透明薄膜太阳电池包括依次层叠的玻璃衬底、透明导电层、电子传输层、Sb₂S₃光吸收层、V₂O₅空穴传输层和背电极。本发明利用V₂O₅替代有机物作为薄膜太阳电池的空穴传输层，其能与Sb₂S₃光吸收层形成良好的能级匹配，而且在V₂O₅空穴传输层的制备过程中，可以有效去除Sb₂S₃光吸收层中的氧化物等杂质，进而提高基于Sb₂S₃材料为吸收层的半透明薄膜太阳电池的稳定性和器件效率。

技术领域

本发明涉及光电材料与器件领域，尤其涉及一种半透明薄膜太阳电池及其制备方法。

背景技术

Sb₂S₃是一种V-Ⅵ族硫化物半导体，地壳中含量丰富、安全无毒，在光电转换器件、光催化等领域中应用广泛。我国锑矿储量和产量均居世界首位，而且分布范围很广，遍及湘、黔、云、桂等省，尤以湖南为盛。锑矿石是硫化物，其中主要以辉锑矿(Sb₂S₃)形式存在。Sb₂S₃较容易从锑矿石中得到，属正交晶系，空间群为Pbnm62，具有高度各向异性，带隙宽度适中(1.5-2.2eV)，覆盖了大部分可见光光谱，吸光系数较高(α＞10⁵cm^-1)，在弱光照明条件下具有很好的光电性能，因此在阴天或者室内可得到较好的光电转换效率，因此被视为最有希望得到广泛应用的太阳电池材料之一。

基于Sb₂S₃为吸收层的半透明太阳电池可以吸收光能转化为电能，为建筑物提供电能的同时能够让部分的可见光透过，保证室内采光；或与硅基、钙钛矿等电池进行叠层作顶电池，因此Sb₂S₃太阳电池逐渐被科研人员注意。Sb₂S₃薄膜的制备方法很多，主要集中在水浴法和热蒸发。水浴法制备方法简单，低温，但是其制备时间很长(几个小时)，还有很多参数需要设定(温度、时间、PH值和添加剂等)，导致重复性差，而且成膜不均匀、存在较多氧化物杂质；热蒸发制备的薄膜致密，成分均匀，但是各种方法制备的Sb₂S₃薄膜表面都会产生氧化物等杂质，使得电池电阻变大，载流子迁移率降低，进而严重恶化Sb₂S₃薄膜电池的性能。并且Sb₂S₃薄膜电池大都采用有机物作为空穴传输层，导致电池的稳定性较差，有些器件结构为了避免使用有机物，直接不使用空穴传输层而直接与电极相连，由于高背接触势垒问题，导致界面能级的不匹配，器件串联电阻大，短路电流低，从而转换效率不高。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种半透明薄膜太阳电池及其制备方法，以提升阳极的功函数，降低阳极的方阻，形成良好的能级匹配，提升整体器件的空穴迁移率和稳定性。

为了实现上述目的，本发明实施例提出的一种半透明薄膜太阳电池包括依次层叠的玻璃衬底、透明导电层、电子传输层、Sb₂S₃光吸收层、V₂O₅空穴传输层和背电极。

优选地，所述透明导电层为ITO、FTO或AZO中的任一种。

优选地，所述电子传输层为TiO₂、ZnO、CdS、In₂S₃或SnO₂中的任一种。

优选地，所述电子传输层的厚度为10-80nm。