[发明专利]应用于太阳能电池的低阻硫化锡薄膜的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种应用于太阳能电池的低阻硫化锡薄膜的制备方法，主要采用真空蒸发气相沉积方法来制备薄膜，属真空蒸发物理气相沉积工艺技术领域。

背景技术：

随着人们环保意识的增强，太阳能的开发应用越来越受到人们的关注，近些年来，硫化锡(SnS)薄膜作为太阳能电池的吸收层材料的研制已引起材料科学界的广泛注意。SnS是IV-VI族斜方晶体结构的半导体，其光吸收系数大于10⁴cm^-1；在理论上其能量转换效率比较高，达到25％；光学直接带隙和间接带隙宽度分别为1.3～1.5eV和1.0～1.1eV，接近太阳电池的最佳禁带宽度1.5eV。它的组成元素Sn和S在自然界中含量丰富与GaTe、CdTe，、InP相比又无毒性，因此，SnS是一种高效、廉价、环保型的太阳能转换材料。目前，真空蒸发物理气相沉积方法制备的本征SnS薄膜具有纯度高、表面光滑、厚度均匀可控、附着力强等优点，但是用该方法制备的SnS薄膜的电阻率约为数十至数百欧姆·厘米，这对于应用于太阳能电池的吸收层来说，其电阻率偏高。所以针对这个问题，我们的研究试验采用了掺杂和热处理的方法来降低其电阻率，这是我们的发明构思和理念，也是本发明的关键所在。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种低阻硫化锡薄膜的制备方法。本发明的技术方案是，用掺加杂质和热处理的方法来降低SnS薄膜的电阻率，从而提高SnS薄膜在太阳能电池吸收层中的性能和效果。

本发明一种应用于太阳能电池的低阻硫化锡薄膜的制备方法，其特征在于具有一下的工艺过程和步骤：

a.采用传统常规的真空蒸发法来沉积制备薄膜，原料采用有氧化锑的硫化锡，氧化锑的掺杂量为硫化锡重量的0.1％～0.3％；

b.将上述沉积制得的已掺杂有Sb2O3的SnS薄膜放置于氢气氛围中进行热处理，热处理的温度为380℃～420℃；热处理的时间为2.0～3.5小时；

c.然后将上述掺杂Sb2O3的SnS薄膜冷却至室温，即得到应用于太阳能电池的低阻SnS薄膜，其电阻率为6.4～21.0Ω·cm。

上述制备方法中，所述的氧化锑的最适宜掺杂量为硫化锡重量的0.2％。

上述制备方法中，所述的热处理的最适宜温度为400℃；最适宜的热处理时间为3小时。

本发明方法制得的SnS薄膜其性能较普通常规方法制得的SnS薄膜要好很多，其他方法制备的SnS薄膜其电阻率一般在数十至数百欧姆·厘米范围内，而本发明方法制备的SnS薄膜的电阻率为6.4～21.0Ω·cm范围内。本发明方法制得的SnS薄膜适用于太阳能电池吸收层中的使用，是一种较好的低电阻率的太阳能吸收层材料。

附图说明

图1为本发明研究试验中Sb2O3掺杂量与SnS薄膜电阻率的关系曲线图。

图2为本发明研究试验中热处理温度与SnS薄膜电阻率的关系曲线图。

图3为本发明研究试验中热处理时间与SnS薄膜电阻率的关系曲线图。

具体实施方式

现将本发明的具体实施例叙述于后。

实施例1

本实施例的具体过程和步骤如下：

1.采用传统常规的真空蒸发气相沉积装置来进行薄膜沉积；原料采用有氧化锑掺杂的硫化锡，氧化锑的掺杂加入量为硫化锡重量的0.2％；

2.将上述沉积制得已掺杂有Sb2O3的SnS薄膜置于氢气氛围中进行热处理，热处理温度为400℃；热处理时间为3小时；

3.然后将上述掺杂Sb2O3的SnS薄膜冷却至室温，即制得应用于太阳能电池的低阻硫化锡薄膜，其电阻率为6.4Ω·cm。

本发明的研究试验过程及试验的分析和结论

本发明的试验过程及对试验的分析和结论：