[发明专利]一种微纳异质结高效无机薄膜太阳电池及其制备方法

说明书

本发明属于薄膜电池技术领域，尤其是一种微纳异质结高效无机薄膜太阳电池及其制备方法，针对能量转换率低的问题，现提出以下方案，包括光吸收层和FTO导电玻璃层，光吸收层由光吸收基层和纳米通道组成，所述光吸收基层的材料为三硫化锑，所述光吸收基层的材料存在形式为结晶型，所述纳米通道设有多个，多个所述纳米通道呈矩形阵列均匀的扦插在光吸收基层内，所述纳米通道为垂直取向，所述纳米通道采用ZnO纳米阵列和TiO₂纳米阵列，所述ZnO纳米阵列和TiO₂纳米阵列形成线型无机BHJs，所述光吸收层安装于FTO导电玻璃层表面。本发明获得高的能量转换效率，可以作为理想的电子受体材料和传输材料，制备工艺简单。

技术领域

本发明涉及薄膜电池技术领域，尤其涉及一种微纳异质结高效无机薄膜太阳电池及其制备方法。

背景技术

薄膜太阳电池顾名思义就是将一层薄膜制备成太阳能电池，其用硅量极少，更容易降低成本，同时它既是一种高效能源产品，又是一种新型建筑材料，更容易与建筑完美结合。薄膜太阳能电池因为廉价的衬底材料(如玻璃、不锈钢、聚酯膜)，有柔性，材料禁带宽度可调控，组件温度系数低等优点很受瞩目，在光伏市场的应用规模逐渐扩大，在国际市场硅原材料持续紧张的背景下，薄膜太阳电池已成为国际光伏市场发展的新趋势和新热点，2018年已经占13％以上的市场份额。)薄膜太阳电池具有以下优点：成本低，与晶体硅相比优势明显；弱光性好；适合与建筑结合的光伏发电组件(BIPV)，不锈钢和聚合物衬底的柔性薄膜太阳能电池适用于建筑屋顶等，根据需要制作成不同的透光率；与常规的晶体硅太阳能电池相比，薄膜电池使用材料很少，构成太阳能电池的薄膜材料厚度不超过5微米，而晶体硅电池厚度约180微米～200微米。

薄膜太阳电池的特点有：相同遮蔽面积下功率损失较小(弱光情况下的发电性佳)、照度相同下损失的功率较晶圆太阳能电池少、有较佳的功率温度系数、较佳的光传输、较高的累积发电量、只需少量的硅原料、没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建)、厚度较晶圆太阳能电池薄、材料供应无虑、可与建材整合性运用等。薄膜电池发电原理与晶硅相似，当太阳光照射到电池上时，电池吸收光能产生光生电子—空穴对，在电池内建电场的作用下，光生电子和空穴被分离，空穴漂移到P侧，电子漂移到N侧，形成光生电动势，外电路接通时产生电流。

现有的薄膜太阳电池缺少电子的直接传输通道，因此导致能量在转换过程中因传输路程较长，传输过程中造成能量损失，从而使能量的转换效率较低；且现有的薄膜太阳电池在制备时工序较为复杂，从而导致生产成本较高。

发明内容

基于背景技术中提出的能量转换率低的技术问题，本发明提出了一种微纳异质结高效无机薄膜太阳电池及其制备方法。

本发明提出的一种微纳异质结高效无机薄膜太阳电池，包括光吸收层和FTO导电玻璃层，光吸收层由光吸收基层和纳米通道组成，所述光吸收基层的材料为三硫化锑，所述光吸收基层的材料存在形式为结晶型，所述纳米通道设有多个，多个所述纳米通道呈矩形阵列均匀的扦插在光吸收基层内，所述纳米通道为垂直取向，所述纳米通道采用ZnO纳米阵列和TiO₂纳米阵列，所述ZnO纳米阵列和TiO₂纳米阵列形成线型无机BHJs，垂直取向的ZnO⁸⁹与TiO₂⁹⁰纳米棒和纳米线阵列形成的直线型无机BHJs作为电子的直接传输通道，能够垂直传输电荷，减少传输路径，最大程度的减少传输过程中造成的能量损失，从而获得高的能量转换效率，可以作为理想的电子受体材料和传输材料，可以被广泛应用于染料敏化电池(DSCs)和聚合物为基的杂化太阳电池(HPSCs)，所述光吸收层安装于FTO导电玻璃层表面。

优选地，所述光吸收层和FTO导电玻璃层之间镶嵌有修饰层。

优选地，所述光吸收层外部远离FTO导电玻璃层一侧安装有光吸收材料叠加层。

优选地，所述光吸收材料叠加层外部远离光吸收层一侧安装有空穴传输层。