[发明专利]一种全锑基薄膜太阳电池及其制备方法

说明书

一种全锑基薄膜太阳电池及其制备方法，包括：前电极、顶电池、背电极，其特点是，前电极为透明导电玻璃层，顶电池由依次层叠设置的Sb₂O₃薄膜作为第一电子传输层、Sb₂S₃薄膜作为第一吸光层、CuSbS₂薄膜作为第一空穴传输层组成；还包括在顶电池与背电极之间依次层叠设置中间电池、底电池，中间电池由依次层叠设置的Sb₂O₃薄膜作为第二电子传输层、Sb₂(S,Se)₃薄膜作为第二吸光层、CuSbS₂薄膜作为第二空穴传输层组成；底电池由依次层叠设置的Sb₂O₃薄膜作为第三电子传输层、Sb₂Se₃薄膜作为第三吸光层、CuSbS₂薄膜作为第三空穴传输层；背电极为金属电极层。其结构简单，成本低且性能稳定。

技术领域

本发明属于光电材料及薄膜太阳电池技术领域，具体涉及一种全锑基薄膜太阳电池及其制备方法。

背景技术

随着工业发展和人口增长，全球能源需求不断增加，特别是对传统能源，如石油、煤炭和天然气的依赖仍在继续。化石燃料是不可再生能源，未来终将耗尽，而现代社会的发展需要更多低污染、可持续的能源。因为太阳电池可以实现光能到电能的转换，并且蕴含着巨大的开发潜力，所以引起了本领域的高度关注。锑基薄膜太阳电池具有成本低、工艺简单、绿色无毒、易于大规模生产等特点，成为近年来研究的热点。

在薄膜太阳电池的结构中，电子传输层是重要的组成部分之一，电子传输层选材质量不但会影响载流子的提取和输运，而且对于光吸收层的生长也会产生较大影响。目前常用的电子传输层有氧化锌(ZnO)、二氧化钛(TiO₂)、二氧化锡(SnO₂)、硫化镉(CdS)，这些材料存在的问题是：存在一定的离子扩散、能级匹配不度高、制备方法复杂、薄膜的均匀程度和平整程度不足、透光率低、成本相对较高、光电性能较差。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的不足，提供一种结构简单，成本低且性能稳定的全锑基薄膜太阳电池；并提供科学合理，制备流程简单、实用性强，适合于工业化生产，效率高的全锑基薄膜太阳电池制备方法。

为实现本发明的目的之一采用的技术方案是：一种全锑基薄膜太阳电池，它包括：前电极、顶电池、背电极，其特征是，所述前电极为透明导电玻璃层，所述顶电池由自上至下依次层叠设置的Sb₂O₃薄膜作为第一电子传输层、Sb₂S₃薄膜作为第一吸光层、CuSbS₂薄膜作为第一空穴传输层组成；还包括在所述顶电池与背电极之间自上至下依次层叠设置中间电池、底电池，所述中间电池由自上至下依次层叠设置的Sb₂O₃薄膜作为第二电子传输层、Sb₂(S,Se)₃薄膜作为第二吸光层、CuSbS₂薄膜作为第二空穴传输层组成；所述底电池由自上至下层叠设置的Sb₂O₃薄膜作为第三电子传输层、Sb₂Se₃薄膜作为第三吸光层、CuSbS₂薄膜作为第三空穴传输层；所述的背电极为金属电极层。

进一步，所述透明导电玻璃层是掺硼、铝和镓的氧化锌薄膜，掺氟二氧化锡薄膜和氧化铟锡薄膜至少一种。

进一步，所述金属电极层为金、银、铜或铝薄膜，厚度为50-100nm。

为实现本发明的目的之二采用的技术方案是：根据权利要求1所述的一种全锑基薄膜太阳电池，其特征是，它的制备方法包括以下步骤：

1)透明导电玻璃层的制备：将FTO导电玻璃依次用去离子水、丙酮、异丙醇、无水乙醇各进行40min的超声清洗，氮气吹干后待用；