[发明专利]一种铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的制备方法

说明书

本发明提供了一种铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的前驱体薄膜的残留杂质去除方法及铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池。该残留杂质去除方法包括如下步骤：将利用非真空溶液法制备获得的前驱体薄膜置于双氧水中，并进行搅拌；将置有所述前驱体薄膜的双氧水加热至预设温度，并保持第一预设时间，以去除所述前驱体薄膜的残留杂质。根据本发明的方案，通过将前驱体薄膜浸泡在双氧水中或在含氧气体中进行热处理，从而可以快速有效地去除前驱体薄膜中的残留杂质。并且，该方法成本低廉且工艺简单，可以大规模应用。

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，尤其涉及一种铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的前驱体薄膜的残留杂质去除方法及铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池。

背景技术

作为一种新型薄膜太阳能电池吸光层材料，铜锌锡硫硒(CZTSSe)具有可调节的带隙(1.0-1.5eV)与较高的光吸收系数(10⁴cm^-1)，是一种直接带隙半导体材料。相比于铜铟镓硒、砷化镓等材料，其组成元素储量更加丰富且无毒，因而颇具大规模实际应用的潜力。

CZTSSe薄膜是通过将前驱体薄膜置于含硒的氮气氛围中进行高温退火的方式获得的。这种前驱体薄膜兼容多种制备工艺，其中，非真空溶液法因工艺简单、成本低廉等特点而受到广泛关注。在该制备工艺中，首先需要利用合适的溶剂将包含铜、锌与锡等元素的物质溶解而得到前驱体溶液；然后，利用旋涂、喷雾或打印等技术手段在钼电极上沉积成膜。理想情况下，除以上金属元素以及部分硫和硒可以留存于薄膜之中，其他元素都应被彻底去掉。实际上，通过加热来促进溶剂的挥发是常用的方法，可是由于溶剂在高温下较易分解，在前驱体薄膜中形成各种残留物质是常见且严重的问题。

因此，开发工艺简单、成本低廉的去除前驱体薄膜中残留杂质的方法对于促进CZTSSe薄膜太阳能电池的进一步发展和实际应用具有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供一种工艺简单、成本低廉且能快速高效的去除CZTSSe薄膜太阳能电池的前驱体薄膜中残留杂质的方法。

本发明的另一个目的是提供一种CZTSSe薄膜太阳能电池，获得高质量的前驱体薄膜以及高光电转换效率的CZTSSe太阳能电池。

特别地，本发明提供了一种铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的前驱体薄膜的残留杂质去除方法，包括如下步骤：

将利用非真空溶液法制备获得的前驱体薄膜置于双氧水中，并进行搅拌；

将置有所述前驱体薄膜的双氧水加热至预设温度，并保持第一预设时间，以去除所述前驱体薄膜的残留杂质。

可选地，所述预设温度为范围在0-80℃中任一温度值；

可选地，所述预设温度为范围在20-30℃中任一温度值。

可选地，所述双氧水的浓度为0.1％-30％；

可选地，所述双氧水的浓度为5％-10％。

可选地，所述第一预设时间为1-60min；

可选地，所述第一预设时间为1-20min。

可选地，所述非真空溶液法可以为喷雾法、旋涂法、喷墨打印法、喷雾热分解法和电沉积法等。

特别地，本发明还提供了一种铜锌锡硫硒薄膜太阳能电池的前驱体薄膜的残留杂质去除方法，包括如下步骤：

将利用非真空溶液法制备获得的前驱体薄膜置于加热装置中；

用含氧气体反复清洗加热装置，使所述加热装置内部形成均一稳定的气氛；

将所述加热装置升温至预设温度，并保持第二预设时间，以去除所述前驱体薄膜的残留杂质。