[发明专利]取向诱导生长的硒化锑薄膜及其制备方法与薄膜太阳电池

说明书

本发明公开了一种取向诱导生长的硒化锑薄膜及其制备方法与薄膜太阳电池，包括：将硒化锑和衬底放置于空间升华炉内，通过近空间升华法在所述衬底上沉积硒化锑，得到硒化锑前驱膜；将硒源和所述硒化锑前驱膜放置于双温区管式炉中，通过硒源对所述硒化锑前驱膜进行硒化退火，得到沉积于所述衬底上的硒化锑薄膜。本发明通过具有择优取向的硒化锑前驱膜取向诱导生长制备硒化锑薄膜，制备出的硒化锑薄膜为具有择优取向大晶粒生长的薄膜，将该硒化锑薄膜应用于硒化锑薄膜太阳电池，可以克服现有强各异性硒化锑薄膜导致的载流子产生及传输受限问题，减少硒化锑薄膜太阳电池开路电压亏损，提高硒化锑薄膜太阳电池效率。

技术领域

本发明涉及能源材料技术领域，具体涉及取向诱导生长的硒化锑薄膜及其制备方法与薄膜太阳电池。

背景技术

薄膜太阳电池如碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒(CIGS)、有机太阳电池和钙钛矿太阳电池等，由于原材料含有稀有昂贵元素(如铟、镓和碲等)、有毒元素(如镉和铅等)以及器件性能的不稳定性，直接制约其大面积使用和长期发展。而作为第三代薄膜太阳电池候补技术之一的铜锌锡硫(CZTS)薄膜太阳电池，容易出现多元晶格、多维缺陷以及杂质相等，制约着薄膜太阳电池性能进一步提高。

近年来，新型硒化锑薄膜太阳电池因其原料来源广泛、价格低廉且绿色无毒而受到人们广泛关注。硒化锑薄膜作为薄膜太阳电池的吸收层，对薄膜太阳电池的性能起着至关重要的作用，但现有薄膜太阳电池制备出的硒化锑薄膜通常具有强各向异性，强各向异性的硒化锑薄膜不仅会影响载流子产生，而且会使载流子的传输受限，从而造成薄膜太阳电池的开路电压亏损偏高，进而影响薄膜太阳电池的效率。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种取向诱导生长的硒化锑薄膜及其制备方法与薄膜太阳电池，旨在解决强各向异性的硒化锑薄膜会造成薄膜太阳电池的开路电压亏损偏高的问题。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种取向诱导生长的硒化锑薄膜的制备方法，其中，包括：

将硒化锑和衬底放置于空间升华炉内，通过近空间升华法在所述衬底上沉积硒化锑，得到硒化锑前驱膜；

将硒源和所述硒化锑前驱膜放置于双温区管式炉中，通过硒源对所述硒化锑前驱膜进行硒化退火，得到沉积于所述衬底上的硒化锑薄膜。

所述的取向诱导生长的硒化锑薄膜的制备方法，其中，所述近空间升华法的条件为：所述硒化锑的温度为500～520℃，所述衬底的温度为250～300℃，升华时间为8～12min。

所述的取向诱导生长的硒化锑薄膜的制备方法，其中，所述硒化锑和所述衬底的距离为5～10mm，所述空间升华炉内的气压为0.4Pa～0.6Pa。

所述的取向诱导生长的硒化锑薄膜的制备方法，其中，硒化退火时所述硒源的温度为390～410℃，所述硒化锑前驱膜的温度为410～430℃。

一种取向诱导生长的硒化锑薄膜，其中，采用所述的取向诱导生长的硒化锑薄膜的制备方法制备而成。

一种薄膜太阳电池，其中，包括所述的取向诱导生长的硒化锑薄膜，其中，所述衬底包括玻璃和沉积于所述玻璃上的钼薄膜层，所述硒化锑薄膜沉积于所述钼薄膜层上。

所述的薄膜太阳电池，其中，还包括：沉积于所述硒化锑薄膜上的硫化镉薄膜层，沉积于所述硫化镉薄膜层上的透明导电层，沉积于所述透明导电层和所述钼薄膜层上的背电极。

所述的薄膜太阳电池，其中，所述硫化镉薄膜层的制备方法包括：

将所述硒化锑薄膜放置于装有硫酸镉、氨水和去离子水的混合溶液的烧杯中，并将所述烧杯放置于60℃～80℃的水浴中；