一種硫化亞錫和硫化銦薄膜太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及新能源領(lǐng)域，具體涉及一種硫化亞錫和硫化銦薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化亞錫作為一種原料豐富、安全無毒、價(jià)格便宜的新型材料，具有巨大的潛在應(yīng)用前景，一直是科研工作者的研究熱點(diǎn)。其光學(xué)直接帶隙和間接帶隙分別為1.2?1.5eV和1.0~l.leV，與太陽輻射中的可見光有很好的光譜匹配，非常適合用做太陽能電池的光吸收材料，也是一種非常有潛力的太陽能電池材料。硫化銦(In2S3)是一種II1-VI族化合物半導(dǎo)體，具有特殊的光電、光致發(fā)光等性能，在燃料電池、電化學(xué)傳感器以及光電功能材料等領(lǐng)域具有很大的潛在應(yīng)用價(jià)值。研究表明，In2S3在不同熱處理溫度下會呈現(xiàn)三種不同的晶體類型:(1) 693K，a—In2S3;(2) 1027Κ,β—In2S3 ； (3) 1027Κ 以上，γ —In2S3t3通常 β—硫化銦(β—In2S3 )是室溫下的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，并且其禁帶寬度為2?2.45eV，未摻雜情況下一般呈N型，可以作為銅銦硫、銅銦砸和銅銦鎵砸薄膜太陽電池的緩沖層和窗口層。由于β—In2S3具有較大的禁帶寬度，對可見光波段的吸收較小，生長過程中需要的溫度較低，不會對先前沉積的薄膜層造成破壞，并且無毒性，可能用來替代有毒的硫化鎘作為太陽能電池窗口層材料。二硫化鉬，禁帶寬度約為1.87ev，在硫化亞錫和硫化銦構(gòu)成的PN結(jié)太陽能電池中，可以起到很好的緩沖的作用，因此適合用來作緩沖層材料。
[0003]通常有機(jī)太陽能電池使用的電極材料是摻錫的氧化銦(ITO)，然而，由于ITO成本高、易碎等問題激發(fā)了人們對柔性、低成本導(dǎo)電材料的開發(fā)興趣。因此，研究低成本、制備工藝相對簡單能夠替代ITO薄膜的透明導(dǎo)電薄膜就顯得非常必要。而金屬納米線具有成本低、易制備、可實(shí)現(xiàn)柔性化大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，因而符合人們的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于，提供一種新型的薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)制備工藝簡單，原材料無毒環(huán)保，襯底選擇范圍廣，又能極大地提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種硫化亞錫和硫化銦薄膜太陽能電池，其結(jié)構(gòu)從下至上依次為:基底、金屬納米線、N型β—硫化銦窗口層、二硫化鉬緩沖層、P型硫化亞錫吸收層、金屬電極，該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，首先，充分利用硫化亞錫、二硫化鉬和β—硫化銦禁帶寬度的特點(diǎn)，分別將其用作太陽能電池的吸收層、緩沖層和窗口層，有利于充分吸收太陽光;其次，利用硫化亞錫、二硫化鉬和β—硫化銦都屬硫化物的特點(diǎn)，減少它們之間的晶格失配，從而減少缺陷態(tài)密度，降低光生載流子的復(fù)合，有利于載流子的傳輸;最后，利用金屬納米線來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)電薄膜，大大減小膜層電阻，有利于載流子的橫向收集，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【附圖說明】
[0007]附圖1是本實(shí)用新型提供的一種硫化亞錫和硫化銦薄膜太陽能電池的層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]附圖1標(biāo)號說明:
[0009]I—基底；
[0010]2—金屬納米線；
[0011]3一N型β—硫化銅窗口層；
[0012]4 一二硫化鉬緩沖層；
[0013]5—P型硫化亞錫吸收層；
[0014]6—金屬電極。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖1和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本【實(shí)用新型內(nèi)容】不僅限于實(shí)施例中涉及的內(nèi)容。
[0016]本實(shí)用新型按附圖1所示結(jié)構(gòu)，它包括從下至上依次分布的基底1、金屬納米線2、Ν型β—硫化銦窗口層3、二硫化鉬緩沖層4、Ρ型硫化亞錫吸收層5、金屬電極6。
[0017]實(shí)施例一:
[0018]取一塊干凈的玻璃基底，利用直流電化學(xué)沉積法在玻璃基底上沉積銀納米線，然后利用真空蒸發(fā)法在銀納米線上沉積N型β—硫化銦，在N型β—硫化銦上利用雙源蒸發(fā)法沉積二硫化鉬薄膜，在二硫化鉬薄膜上利用超聲噴霧法沉積P型硫化亞錫薄膜，最后在硫化亞錫薄膜上絲網(wǎng)印刷金屬銀(Ag)電極。
[0019]實(shí)施例二:
[0020]取一塊干凈的硅片基底，利用直流電化學(xué)沉積法在硅片基底上制備銅納米線，然后利用超聲噴霧法在銅納米線上沉積N型β—硫化銦，在N型β—硫化銦上利用脈沖電沉積法沉積二硫化鉬薄膜，在二硫化鉬薄膜上利用真空蒸發(fā)法沉積P型硫化亞錫薄膜，最后在硫化亞錫薄膜上絲網(wǎng)印刷金屬鋁(Al)電極。
[0021]實(shí)施例三:
[0022]取一塊干凈的有機(jī)柔性塑料基底，利用直流電化學(xué)沉積法在有機(jī)柔性塑料基底上制備鎳納米線，然后利用磁控濺射法在鎳納米線上沉積N型β—硫化銦，在N型β—硫化銦上利用化學(xué)氣相沉積法沉積二硫化鉬薄膜，在二硫化鉬薄膜上利用超聲噴霧法沉積P型硫化亞錫薄膜，最后在硫化亞錫薄膜上絲網(wǎng)印刷金屬銀(Ag)電極。
[0023]實(shí)施例四:
[0024]取一塊干凈的玻璃基底，利用直流電化學(xué)沉積法在玻璃基底上沉積鈷納米線，然后利用化學(xué)浴法在鈷納米線上沉積N型β—硫化銦，在N型β—硫化銦上利用雙源蒸發(fā)法制備二硫化鉬薄膜，在二硫化鉬薄膜上利用化學(xué)浴沉積法沉積P型硫化亞錫薄膜，最后在硫化亞錫薄膜上絲網(wǎng)印刷金屬鋁(Al)電極。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硫化亞錫和硫化銦薄膜太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池的結(jié)構(gòu)從下至上依次為基底、金屬納米線、N型β—硫化銦窗口層、二硫化鉬緩沖層、P型硫化亞錫吸收層、金屬電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述基底為玻璃或硅片或有機(jī)柔性塑料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述金屬納米線為銀或銅或鎳或鈷納米線。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述金屬電極為銀或鋁電極。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種硫化亞錫和硫化銦薄膜太陽能電池，其特征在于，所述薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)從下至上依次為：基底1、金屬納米線2、N型β—硫化銦窗口層3、二硫化鉬緩沖層4、P型硫化亞錫吸收層5、金屬電極6。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，一是充分利用硫化亞錫、二硫化鉬和β—硫化銦禁帶寬度的特點(diǎn)，分別將其用作太陽能電池的吸收層、緩沖層和窗口層，有利于充分吸收太陽光；二是利用硫化亞錫、二硫化鉬和β—硫化銦都屬硫化物的特點(diǎn)，減少它們之間的晶格失配，從而減少缺陷態(tài)密度，降低光生載流子的復(fù)合，有利于載流子的傳輸；三是利用金屬納米線來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的導(dǎo)電薄膜，大大減小膜層電阻，有利于載流子的橫向收集，極大地提高了太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【IPC分類】H01L31/0352, H01L31/0296
【公開號】CN205319168
【申請?zhí)枴緾N201620002806
【發(fā)明人】羅云榮, 陳慧敏, 陳春玲, 周如意
【申請人】湖南師范大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月5日