[发明专利]一种锑基双结叠层太阳电池的制备方法

说明书

一种锑基双结叠层太阳电池的制备方法，包括硫化锑顶电池和硒化锑底电池两部分构成，根据两个锑化物子电池沉积顺序的不同，电池分为正结构和倒结构两种，锑基双结叠层太阳电池结构新颖，硫化锑和硒化锑材料的带隙接近双结叠层太阳电池顶电池和底电池的最佳带隙组合，可以分别实现太阳光谱短波光和长波光的吸收，这两种锑基化合物原材料丰富无毒、薄膜制备简单、材料特性相似、工艺可以相互兼容，使得叠层电池在获得高效率的同时，生产成本可以有效的降低，产业化前景广阔。

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，特别是涉及一种锑基双结叠层太阳电池的制备方法。

背景技术

太阳电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体器件。太阳电池发电属于可再生能源利用的重要组成部分，随着我国光伏产业的发展和对绿色能源的迫切需求，太阳电池正沿着高效、低成本的技术路线快速发展着。碲化镉和铜铟镓硒等薄膜太阳电池具有转换效率高、价格低廉、轻便可柔性的优点得到了较为广泛的应用，但碲化镉含有有毒元素镉和稀有元素碲，铜铟镓硒含有稀有且昂贵元素铟、镓，这些都很大程度上限制了它们的大面积使用和长期发展。锑基化合物(硫化锑，硒化锑)薄膜具有带隙适中，吸光系数高，原材料价格低，绿色无毒，制备方法简单等特点，使得硒化锑太阳电池和硫化锑太阳电池受到了越来越多的关注。

硒化锑太阳电池及硫化锑太阳电池分别存在以下问题，限制了锑基太阳电池光电转换效率的提高。

1、硫化锑薄膜的带隙较宽，使得硫化锑太阳电池具有较高的开路电压，但宽带隙同时限制的长波光的吸收，硫化锑太阳电池的只能对小于850nm波长的光子产生响应,限制了电池的短路电流；

2、硒化锑薄膜的带隙较窄，使得硒化锑太阳电池的光谱吸收限可以扩宽到1100nm，但硒化锑太阳电池确具有开路电压低的问题。

发明内容

本发明针对锑基太阳电池的现有问题和改进需求，创造性地提出了一种锑基双结叠层太阳电池，实现了硫化锑太阳电池和硒化锑太阳电池的串联叠加，能够有效利用两种电池优点，扩宽太阳光谱响应，最大限度的利用光谱能量，提高电池的光电转换效率，并且顶电池和底电池的制备工艺兼容，可以进一步降低成本，有利于产业化生产。

为实现本发明目的采用的技术方案之一是：一种锑基双结叠层太阳电池，包括硫化锑太阳电池和硒化锑太阳电池，所述的硫化锑太阳电池核心PN结为：依次具有电子传输层、硫化锑吸光层、空穴传输层结构，所述的硒化锑太阳电池核心PN结为：依次具有电子传输层、硒化锑吸光层、空穴传输层结构，其特征是，所述的一种锑基双结叠层太阳电池，根据两个锑化物电池沉积顺序不同，其分为正结构和倒结构，正结构电池依次由玻璃衬底、透明导电薄膜、电子传输层、硫化锑吸光层、空穴传输层、电子传输层、硒化锑吸光层、空穴传输层和金属电极层构成，倒结构电池依次由不锈钢衬底、金属电极层、空穴传输层、硒化锑吸光层、电子传输层、空穴传输层、硫化锑吸光层、电子传输层、透明导电薄膜和金属栅线电极构成，所述的硫化锑太阳电池设置为顶电池，所述的硒化锑太阳电池设置为底电池。

所述的电子传输层为氧化锌薄膜、二氧化钛薄膜或硫化镉薄膜，其厚度为100～800nm。

所述的硫化锑吸光层为非晶态、微晶态、多晶态或单晶态，带隙为1.7～1.9eV，其厚度为200～800nm。

所述的空穴传输层为氧化镍薄膜或氧化钼薄膜，其厚度为50～800nm。

所述的硒化锑吸光层为非晶态、微晶态、多晶态或单晶态，带隙为1.0～1.4eV，其厚度为300～3000nm。

所述的金属电极层和金属栅线为金、银、铜或铝，其厚度为50～500nm。

所述的透明导电薄膜为透明导电氧化物，对正结构电池，采用氧化锌薄膜或二氧化锡薄膜，对倒结构电池，采用氧化铟锡薄膜。