[发明专利]柔性双阳离子掺杂的CZTSSe太阳电池界面钝化方法

说明书

本发明涉及一种柔性双阳离子掺杂的CZTSSe太阳电池界面钝化方法，其特征在于，在CZTSSe/CdS异质结界面形成Li掺杂，实现晶界处纳米电场反转，钝化异质结界面缺陷，抑制载流子复合；在CZTSSe/Mo背接触界面形成Ge掺杂，实现能带调控，钝化背接触界面缺陷，抑制电子流向背接触界面，减小界面复合。该方法不仅有利于提高电池的光电转换效率，而且工艺简单、成本低廉、绿色环保，满足了大规模批量生产与商业化的需求，制备的柔性CZTSSe太阳电池可安装在非平面平台上，具有较强的推广与应用价值。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种柔性双阳离子掺杂的铜锌锡硫硒（CZTSSe）太阳电池界面钝化方法。

背景技术

薄膜化和柔性化是太阳电池未来发展的重要方向。薄膜太阳电池因具有绿色环保、能耗低、可柔性等特点而备受关注，而柔性太阳电池可安装在非平面平台上，可望扩展太阳电池的应用领域。目前发展迅速的薄膜太阳电池包括钙钛矿薄膜太阳电池、超薄硅基薄膜太阳电池、铜基薄膜太阳电池（CIGS、CZTS、CZTSSe）、二元薄膜太阳电池（CdTe、SbS、SbSe）等。其中，CZTS(Se)薄膜元素丰度高、绿色环保、带隙合适，极具商业化潜力，有望成为未来最具发展前景的薄膜太阳电池吸收层材料之一。

制约CZTSSe太阳电池效率提升的因素是吸收层的缺陷和界面问题，其中界面问题包括CZTSSe/CdS异质结界面和CZTSSe/Mo背接触界面。因此界面钝化是突破电池效率的有效技术路径。

已报道的钝化CZTSSe/CdS界面的方案如下：通过S和SnS混合气氛硫化，减少界面缺陷，促进掩埋结形成，降低界面复合；优化导带阶（CBO）的能级排列，降低界面复合；通过异质结热处理，增加载流子寿命，极大降低界面复合。

已报道的钝化CZTSSe/Mo界面的方案如下：加入高电导、高稳定性中间层TiB₂，这虽然抑制了MoSe₂生成，但阻挡了Na扩散，使得吸收层结晶变差；加入“消耗性”中间层Ag、Bi，这虽然可以降低载流子复合，但阻挡了Na扩散，性能改善并不是很显著；加入“重新分布型”中间层碳，这虽然无法消除背接触的孔洞，但使碳在孔洞壁富集，促进载流子输运；加入“自组装开孔”中间层（超薄Al₂O₃），这可以消除背接触的孔洞，极大抑制了MoSe₂生成。

关于双阳离子掺杂的研究很少，其主要用于刚性CZTS(Se)太阳电池，包括：通过Na、Sb共掺杂改善CZTS薄膜的结晶和位点无序，减少晶界处和界面处的复合，降低开路电压损耗；通过Ag、Cd共掺杂减少CZTS价带附近受主态缺陷和非辐射复合，从而增加少子寿命和少子扩散长度，增强载流子收集和开路电压。目前还没有通过Li、Ge双阳离子掺杂进行CZTSSe太阳电池界面钝化的相关研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性双阳离子掺杂的CZTSSe太阳电池界面钝化方法，该方法有利于提高电池的光电转换效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种柔性双阳离子掺杂的CZTSSe太阳电池界面钝化方法，其特征在于，在CZTSSe/CdS异质结界面形成Li掺杂，实现晶界处纳米电场反转，钝化异质结界面缺陷，抑制载流子复合；在CZTSSe/Mo背接触界面形成Ge掺杂，实现能带调控，钝化背接触界面缺陷，抑制电子流向背接触界面，减小界面复合。

进一步地，在CZTSSe太阳电池中，吸收层为在两侧分别掺杂Li和Ge的CZTSSe薄膜，在CZTSSe/CdS异质结界面形成Li掺杂的浓度梯度，掺杂浓度从异质结界面到吸收层内部逐渐降低，在CZTSSe/Mo背接触界面形成Ge掺杂的浓度梯度，掺杂浓度从背接触界面到吸收层内部逐渐降低。

进一步地，该方法包括以下步骤：

（1）清洗柔性衬底并吹干备用；