[发明专利]一种太阳能电池吸收层及其制备方法以及应用

说明书

本发明提供了一种太阳能电池吸收层的制备方法，包括以下步骤：A)将酒石酸锑钾、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠与水混合，得到沉积液；B)所述沉积液在衬底表面进行水热反应，得到复合于衬底表面的硫硒化锑薄膜；C)在惰性气体环境下将得到的硫硒化锑薄膜进行退火处理，得到太阳能电池吸收层。本发明使用水热法直接沉积出硫硒化锑薄膜，无需后续硒化，解决了溶液法大多需要后续硒化的问题。通过改变沉积液中硫代硫酸钠和硒代硫酸钠的浓度，可以方便地调节薄膜的带隙，得到带隙可调的硫硒化锑薄膜。与其他方法相比，本发明制备设备和工艺简单、薄膜结晶性好、薄膜成分和厚度容易控制，且薄膜的均匀性良好。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池吸收层及其制备方法以及应用。

背景技术

作为一类无机光吸收材料，硫硒化锑在太阳能电池中的应用引起了人们越来越多的关注。这类材料所含元素储存非常丰富、无毒、有较大的吸收系数(≈10⁵cm^-1)和合适的光学带隙(1.03～1.8eV)。尤为重要的是，该化合物具有良好的水、氧稳定性。由于硫化锑和硒化锑具有相同的晶体结构，可以通过调节硫和硒两种元素的比例实现材料带隙的灵活调节，从而得到具有理想光学带隙的光吸收材料。因此，这类材料具有巨大的应用前景。

目前，制备硫化锑和硒化锑薄膜的方法主要有真空法和溶液法。真空法对设备的要求较高，得到的薄膜组分可能不均匀。传统的溶液法操作简单，但薄膜结晶性较差，且大多需要后续硒化，难以一步制备出硫硒化锑薄膜，工艺复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种太阳能电池吸收层及其制备方法以及应用，本发明使用水热法一步制备出硫硒化锑薄膜，具有制备设备和工艺简单、薄膜结晶性好、薄膜成分和厚度容易控制等优点。

本发明提供了一种太阳能电池吸收层的制备方法，包括以下步骤：

A)将酒石酸锑钾、硫代硫酸钠和硒代硫酸钠与水混合，得到沉积液；

B)所述沉积液在衬底表面进行水热反应，得到复合于衬底表面的硫硒化锑薄膜；

C)在惰性气体环境下将得到的硫硒化锑薄膜进行退火处理，得到太阳能电池吸收层。

优选的，步骤A)具体为：

将酒石酸锑钾和硫代硫酸钠溶于水，得到混合溶液；

向所述混合溶液中加入硒代硫酸钠水溶液，得到沉积硫硒化锑薄膜所需沉积液。

优选的，所述硒代硫酸钠水溶液由亚硫酸钠溶液和硒粉在90～98℃下回流得到；

所述硒代硫酸钠水溶液的浓度为0.1M～0.4M。

优选的，所述沉积液中酒石酸锑钾的浓度为0.015～0.04M，硫代硫酸钠浓度为0.06～0.16M，硒代硫酸钠的浓度为0.00025～0.002M。

优选的，所述水热反应的温度为110～180℃，时间为1～5h。

优选的，所述衬底选自FTO、ITO透明导电玻璃中的一种；所述衬底表面还沉积有CdS薄膜。

优选的，所述退火的温度为300～380℃，退火的时间为5～30min。

本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的太阳能电池吸收层，化学式为Sb₂(S_xSe_1-x)₃，其中，0x1。

本发明还提供了一种太阳能电池，包括上述制备方法制备得到的太阳能电池吸收层。