一种硫化锑薄膜太阳能电池及制备方法

本申请涉及太阳能电池，特别涉及一种硫化锑薄膜太阳能电池及制备方法。

背景技术：

1、硫化锑(sb2s3)半导体材料具备合适的光学带隙(1.7ev)、储量丰富、无毒、高吸收系数和稳定等优点，成为太阳能电池吸收层的理想候选材料之一。硫化锑薄膜太阳能电池的能量转换效率稳步提高，展现出其作为新兴薄膜太阳能电池的巨大发展潜力。

2、sb2s3太阳能电池的电子传输层一般是硫化镉(cds)，但是其作为电子传输层有以下缺点：1、cds的光学带隙为2.4ev，较窄的带隙会吸收部分紫外光，造成短波长的光损失；2、含有有毒元素cd，不符合绿色可持续的发展理念。近年来，人们致力于研究无cd缓冲层如sno2、zn(ox,s1-x)、和tio2等，并且在这一方面取得很大进步。tio2具有更宽的带隙(3.2ev)，几乎不吸收可见光。因此，tio2可以有效降低可见光的寄生吸收。但是，经研究发现tio2表面难以沉积高质量的sb2s3薄膜，电池性能有待提升。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种硫化锑薄膜太阳能电池及制备方法，以解决相关技术中tio2表面难以沉积高质量的sb2s3薄膜，电池性能有待提升的问题。

2、第一方面，提供了一种硫化锑薄膜太阳能电池，其包括：

3、依次层叠设置的透明导电层、硫化处理电子传输层、sb2s3吸收层、空穴传输层和电极；

4、其中，所述硫化处理电子传输层包括tio2传输层、zn(o,s)传输层和硫化处理层，其中，所述tio2传输层层叠于所述透明导电层上。

5、一些实施例中，所述硫化处理层所使用的硫源包括硫代乙酰胺ta、硫脲tu和硫代硫酸钠sts中的一种或几种。

6、一些实施例中，所述硫化处理电子传输层包括：

7、依次层叠设置的tio2传输层、zn(o,s)传输层和硫化处理层；

8、或者，依次层叠设置的tio2传输层、硫化处理层和zn(o,s)传输层；

9、或者，依次层叠设置的tio2传输层、硫化处理层、zn(o,s)传输层和硫化处理层。

10、一些实施例中，所述透明导电层包括fto导电玻璃；

11、和/或，所述空穴传输层包括2,2',7,7'-四[n,n-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9'-螺二芴spi ro-ometad；

12、和/或，所述电极包括金。

13、第二方面，提供了一种如上任一所述的硫化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其包括如下步骤：

14、在透明导电层上依次制备硫化处理电子传输层、sb2s3吸收层、空穴传输层和电极，以得到硫化锑薄膜太阳能电池。

15、一些实施例中，制备硫化处理电子传输层，具体包括：

16、将tio2前驱体溶液旋涂在透明导电层上，再进行第一退火处理，得到tio2传输层；

17、采用化学法或原子层沉积法进行沉积，以得到zn(o,s)传输层；

18、将硫源溶于溶剂中，以得到硫源溶液，将硫源溶液进行旋涂后，进行第二退火处理，得到硫化处理层。

19、一些实施例中，tio2前驱体溶液旋涂时，均胶机的转速为3000rpm～6000rpm，旋涂时间为20s～40s；

20、和/或，所述第一退火处理的温度为380℃～540℃，退火时间为0.5h～1.5h。

21、一些实施例中，硫源溶液中，硫源的浓度为0.25mo l/l～1.25mo l/l；

22、和/或，溶剂包括甲醇、dmf、dmso、无水乙醇以及去离子水中的一种或几种。一些实施例中，硫源溶液旋涂时，均胶机的转速为3000rpm～6000rpm，旋涂时间为20s～40s；

23、和/或，所述第二退火处理的温度为100℃～500℃，退火时间为5min～15min。

24、一些实施例中，制备sb2s3吸收层，具体包括：浸入sb2s3前驱体溶液中，并进行化学水浴法沉积2～5h，再进行第三退火处理，得到sb2s3吸收层。

25、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

26、本申请利用硫化处理层对电子传输层与吸收层之间的界面进行改性，不仅可以提高sb2s3薄膜沉积质量，还可以提高电池转换效率。

技术特征：

1.一种硫化锑薄膜太阳能电池，其特征在于，其包括：

2.如权利要求1所述的硫化锑薄膜太阳能电池，其特征在于：

3.如权利要求1所述的硫化锑薄膜太阳能电池，其特征在于，所述硫化处理电子传输层(2)包括：

4.如权利要求1所述的硫化锑薄膜太阳能电池，其特征在于：

5.一种如权利要求1至4任一所述的硫化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的硫化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，制备硫化处理电子传输层(2)，具体包括：

7.如权利要求6所述的硫化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：

8.如权利要求6所述的硫化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：

9.如权利要求6所述的硫化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：

10.如权利要求5所述的硫化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，制备sb2s3吸收层(3)，具体包括：

技术总结
本申请涉及一种硫化锑薄膜太阳能电池及制备方法，其包括依次层叠设置的透明导电层、硫化处理电子传输层、Sb<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;吸收层、空穴传输层和电极；所述硫化处理电子传输层包括TiO<subgt;2</subgt;传输层、Zn(O,S)传输层和硫化处理层，所述TiO<subgt;2</subgt;传输层层叠于所述透明导电层上。本申请利用硫化处理层对电子传输层与吸收层之间的界面进行改性，不仅可以提高Sb<subgt;2</subgt;S<subgt;3</subgt;薄膜沉积质量，而且可以提高电池转换效率。

技术研发人员：李建民,张晓坤,侯三园,陈雪玲,肖旭东
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/12