[发明专利]一种具有修饰层的CZTS薄膜太阳能电池背电极的制备方法

说明书

本发明提供一种具有修饰层的CZTS薄膜太阳能电池背电极的制备方法，包括以下步骤：首先，将Mo基底置于真空条件下，射频溅射ZnS，形成第一溅射层；其次，在真空条件下，直流溅射Cu，在第一溅射层表面形成第二溅射层；再次，在第二溅射层的表面旋涂CZTS前驱体溶胶；最后，在S蒸气下进行退火处理。其中，修饰层的第一溅射层能够作为S蒸气阻挡层抑制Mo层的硫化，减少MoS₂的厚度；修饰层的第二溅射层以Cu作为直流溅射的原料，更利于上层CZTS前驱体结晶，减少CZTS的晶界缺陷。此外，该修饰层能够在上层的CZTS薄膜及其下层的Mo电极之间构成的重p+型层，改善CZTS层与Mo背电极接触侧的载流子传输性能，进而提高太阳能电池器件的光电转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种具有修饰层的CZTS薄膜太阳能电池背电极的制备方法。

背景技术

铜锌锡硫(Cu₂ZnSnS₄，CZTS)因其廉价无毒以及合适的能带结构，而被应用于太阳能电池器件中。目前，CZTS薄膜太阳能电池器件的光电转换效率已达到10％以上，展现出良好的应用前景。CZTS薄膜太阳能电池器件结构中钼基底背电极(Mo电极)在器件制备过程中会与CZTS薄膜反应而生成较厚的MoS₂层，过厚的MoS₂层不仅会阻碍电子向Mo电极的传输，而且还会破坏Mo电极的稳定性，器件长期使用后Mo电极存在脱落风险，从而导致器件损坏或失效。此外，由于多晶CZTS薄膜晶界较多，载流子散射较强，也影响了背电极对于CZTS薄膜中载流子的收集。

基于此，如何对CZTS薄膜太阳能电池背电极以及相关界面电子传输和收集性能进行改进，是亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种具有修饰层的CZTS薄膜太阳能电池背电极的制备方法，以改善CZTS层与Mo背电极接触侧的载流子传输性能。

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种具有修饰层的CZTS薄膜太阳能电池背电极的制备方法，包括以下步骤：

S1、将Mo电极置于真空条件下，射频溅射ZnS，形成第一溅射层；

S2、将具有第一溅射层的Mo电极置于真空条件下，直流溅射Cu，在第一溅射层表面形成第二溅射层；

S3、在第二溅射层的表面旋涂CZTS前驱体溶胶；

S4、将步骤S3处理后的样品退火处理，得到具有修饰层的CZTS薄膜太阳能电池背电极。

在本发明提供的制备方法中，为CZTS薄膜太阳能电池的Mo背电极制备了由两层溅射层构成的修饰层。其中，步骤S1中，射频溅射ZnS形成的第一溅射层能够为底层的Mo背电极和上层的CZTS薄膜之间提供富Zn成分比例，并构成重p+型层，有利于CZTS层中载流子向Mo基底的传输；此外，该层还可以作为S蒸气阻挡层抑制Mo层的硫化。

步骤S2中，在第一溅射层的基础上，直流溅射Cu形成第二溅射层，第二溅射层能够与其上层的CZTS前驱体以及下层的ZnS第一溅射层反应，构建“贫Cu富Zn”的比例成分，提供p+型掺杂效应。此外，第二溅射层采用Cu作为直流溅射原料，利用Cu及相关化合物低熔点的特性，更有利于上层CZTS前驱体结晶，进而减少CZTS的晶界缺陷。

进一步的，所述修饰层中，Cu/Zn的原子数目之比为1.1～1.9。该原子数目之比能够在修饰层中达到“贫Cu富Zn”的目的，进而形成更有助于改善性能的p+型掺杂。在上述技术方案的基础上，所述步骤S1中，射频溅射的功率为10～100W，射频溅射的气压为0.1～5Pa，射频溅射的时间为1～10s。

在上述技术方案的基础上，所述步骤S2中，直流溅射的功率为10～100W，直流溅射的气压为0.1～5Pa，直流溅射的时间为0.5～10s。