[发明专利]一种铜掺杂高效碲化镉纳米晶太阳电池及其制备方法

权利要求书

1.一种铜掺杂高效碲化镉纳米晶太阳电池，其特征在于，从下至上依次包括玻璃衬底、阴极、阴极界面层、窗口层、光活性层、背电极修饰层及阳极，所述背电极修饰层为ZnTe:Cu薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种铜掺杂高效碲化镉纳米晶太阳电池，其特征在于，所述阴极为ITO层，涂覆在玻璃衬底上，厚度为80-200nm；所述阴极面层为ZnO薄膜，厚度为30-50nm；所述窗口层为CdSe薄膜，厚度为70-90nm；所述光活性层为CdTe薄膜，厚度为400-500nm。

3.根据权利要求1所述的一种铜掺杂高效碲化镉纳米晶太阳电池，其特征在于，所述背电极修饰层为ZnTe:Cu薄膜，所述背电极修饰层包括厚度为20-50nm的ZnTe薄膜和厚度为1-2nm的Cu薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种铜掺杂高效碲化镉纳米晶太阳电池，其特征在于，所述阳极为Au，厚度为60-200nm。

5.一种制备权利要求1-4任一项所述铜掺杂高效碲化镉纳米晶太阳电池的方法，其特征在于，包括如下的步骤：

（1）玻璃衬底的清洗

将附有ITO层的玻璃衬底依次浸泡在甲苯、丙酮中进行超声处理，然后再用水超声洗涤直至至ITO层表面无气泡，然后置于异丙醇中超声振荡，烘干，得到清洗后的ITO导电玻璃衬底；

（2）制备ZnO前驱体

采用溶胶-凝胶法制备ZnO前驱体；

（3）制备ZnO薄膜

将步骤（2）中得到的ZnO前驱体沉积到步骤（1）所述清洗后的ITO导电玻璃衬底的ITO层上，进行热处理，然后放入丙酮中超声处理；吹干得到含阴极界面层的基片；

（4）配制CdSe纳米晶溶液和CdTe纳米晶溶液

采用溶剂加热法制备CdSe纳米晶溶液和CdTe纳米晶溶液；

（5）制备窗口层

将步骤（4）得到的CdSe纳米晶溶液分散过滤后，沉积到步骤（3）中所述阴极界面层上，得到附有窗口层的基片，然后将附有窗口层的基片置于异丙醇中超声处理；

（6）制备光活性层

将步骤（4）得到的CdTe纳米晶溶液分散过滤后，沉积到步骤（5）所述附有窗口层的基片的窗口层上，得到光活性层，在光活性层上旋涂饱和的CdCl₂甲醇溶液后进行热处理，然后在甲醇中超声处理，从而优化光活性层，得到ITO/ZnO/CdSe/CdTe基片；

（7）制备背电极修饰层和阳极

在步骤（6）中所述的ITO/ZnO/CdSe/CdTe基片上蒸镀ZnTe、Cu作为背电极修饰层，蒸镀Au作为阳极，得到所述铜掺杂高效碲化镉纳米晶太阳电池。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述超声处理的超声频率为为35KHz-40KHz，超声处理的时间为5-25min；所述超声洗涤的次数为5-8次，超声洗涤的超声频率为35KHz-40KHz，每次超声洗涤的时间为5-15min；所述超声振荡的超声频率为35KHz-40KHz，超声振荡的时间为5-15min。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述油浴处理的温度为75-85摄氏度，油浴处理的时间为50-70min。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述沉积的方式包括旋涂、刷涂以及喷涂；步骤（3）所述热处理为在180-220℃处理10-15分钟，再390-410℃加热10-15分钟，然后冷却至室温；步骤（3）所述超声处理的超声频率为35KHz-40KHz，超声处理的时间为5-15min。

9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中所述沉积的方式包括旋涂、刷涂以及喷涂；所述超声处理的超声频率为35KHz-40KHz，超声处理的时间为2-4min。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（6）中所述CdCl₂的甲醇溶液为饱和溶液；所述热处理的温度为330-350摄氏度，热处理的时间为25-30min；所述超声处理的超声频率为35KHz-40KHz，所述超声处理的时间为2-4min。