[发明专利]一种化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法

说明书

本发明公开一种化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法，包括以下步骤：背电极形成步骤，在衬底上形成背电极；吸收层形成步骤，在背电极上形成金属预制层，将金属预制层在Na₃PO₄溶液中进行浸泡处理并烘干，将烘干后的金属预制层进行后硒化处理形成吸收层；缓冲层形成步骤，在吸收层上形成缓冲层；窗口层形成步骤，在缓冲层上形成本征氧化锌层和掺杂氧化锌层；以及顶电极形成步骤，在所述窗口层上形成顶电极。本发明通过采用Na₃PO₄溶液对金属预制层进行处理，使得化合物半导体薄膜太阳能电池的开路电压显著提高，器件效率得到了明显的提升。另外，本发明成本低廉，有利于商业化推广和应用。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法。

背景技术

太阳能资源以其分布地域广、清洁无污染、资源丰富、永不枯竭等优点，作为未来最理想的可再生能源。太阳能光伏发电是最具吸引力的利用太阳能资源的方案。光伏发电目前需要解决的主要问题是太阳能电池生产成本和电池的效率。化合物半导体薄膜太阳电池以优良的发电性能，较低的材料和能源消耗等优势，在商业化应用方面具有较大的优势。其中，铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉(CdTe)等含有稀有金属和有毒元素的化合物半导体薄膜电池，在大规模应用上受到了限制。铜锌锡硫硒(CZT(S_xSe_1-x))(x＝0～1)薄膜太阳电池以其原料丰富、成本低、无毒、光吸收系数高、理论转换效率高、禁带宽度可调等优点，作为新一代化合物半导体薄膜太阳电池而具有非常大的应用潜力。

目前限制CZTSSe薄膜太阳电池转化效率的主要因素是电池具有较大的开压损失，使得电池的开路电压较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法，包括以下步骤：背电极形成步骤，在衬底上形成背电极；吸收层形成步骤，在所述背电极上形成金属预制层，将所述金属预制层在Na₃PO₄溶液中进行浸泡处理并烘干，将所述烘干后的金属预制层进行后硒化处理形成吸收层；缓冲层形成步骤，在所述吸收层上形成缓冲层；窗口层形成步骤，在所述缓冲层上形成本征氧化锌层和掺杂氧化锌层；以及顶电极形成步骤，在所述窗口层上形成顶电极。

本发明的化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述金属预制层为铜锌锡、铜铟镓。

本发明的化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述Na₃PO₄溶液的浓度为mmol/L级别。

本发明的化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述Na₃PO₄溶液的浓度为1mmol/L～10mmol/L。

本发明的化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述浸泡处理时间为20分钟。

本发明的化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述烘干的温度为80℃～100℃，时间为10分钟。

本发明的化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述吸收层为铜锌锡硒、铜锌锡硫硒或铜铟镓硒薄膜。

本发明的化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述吸收层厚度为1.0μm-2.0μm。

本发明的化合物半导体薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述缓冲层是CdS、ZnS、(Cd,Zn)S、Zn(O,S)或In₂S₃，所述缓冲层采用化学水浴法、原子层沉积法或蒸发法制备，厚度为30nm～100nm。