[发明专利]一种基于硫属化合物纳米晶的薄膜太阳能电池

权利要求书

1..一种基硫属化合物纳米晶的薄膜太阳能电池，其特征在于：由金属对电极、三元或四元硫属化合物纳米晶吸光层、硫化铟缓冲层、二氧化钛纳米棒阵列、透明导电层和透明基底组成；所述金属对电极为金或银或二者任意方式的结合；所述三元或四元硫属化合物纳米晶吸光层中的硫属化合物为CuInS_xSe_2-x（x = 0－2）或AgInS₂，纳米晶的平均粒径为（2－12）nm；所述二氧化钛纳米棒阵列中的纳米棒直径为（50－200）nm，厚度为（1－10）mm，纳米棒之间的空隙为（50－200）nm，纳米棒沿着透明基底垂直生长；所述透明基底为镀有掺氟氧化锡或铟锡氧化物导电层的玻璃。

2.根据权利要求1所述基硫属化合物纳米晶的薄膜太阳能电池，其特征在于：所述二氧化钛纳米棒阵列与三元或四元硫属化合物纳米晶吸光层之间设有硫化铟缓冲层。

3.一种如据权利要求1所述基硫属化合物纳米晶的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于步骤如下：

1）将制备的三元或四元硫属化合物纳米晶溶于有机溶剂后涂布在二氧化钛纳米棒阵列上，然后在（40－150）°C、0.1MPa真空度下干燥0.5－12小时；

2）在饱和硫蒸气和氩气氛压力为1 MPa条件下，于（300－450）°C处理0.5－2小时；

3）在二氧化钛纳米棒阵列和三元或四元硫属化合物纳米晶的混合物上制备金属电极。

4.根据权利要求2所述基硫属化合物纳米晶的薄膜太阳能电池，其特征在于：所述硫化铟缓冲层的制备方法为：把制备有二氧化钛纳米棒的导电玻璃置于氯化铟、硫代乙酰胺和乙酸的水溶液中，（50－80）°C下浸泡0.5－4小时，其中氯化铟的浓度为（0.02－0.05）mol/L，氯化铟、硫代乙酰胺和乙酸的摩尔比为1：（2－4）：（2－4）。

5.根据权利要求3所述基硫属化合物纳米晶的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为甲苯、二甲苯、氯苯或二氯苯，硫属化合物纳米晶在有机溶剂中的浓度为（0.01－0.2）mol/L；所述金属对电极的制备方法为真空热蒸发或溅射。

6.根据权利要求3所述基硫属化合物纳米晶的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述三/四元硫属化合物纳米晶的制备方法，步骤如下：

1）将油酸铜或硝酸银、油酸铟和油胺溶剂在反应容器中制成溶液；

2）把硫粉和/或硒粉的油胺溶液投入上述溶液中；

3）在氩气或氮气保护下，混合溶液在（120－200）°C搅拌0.5－4小时；

4）自然冷却至室温后，经沉淀、离心、洗涤和干燥后即可得到目标产品。

7.根据权利要求6所述所述三/四元硫属化合物纳米晶的制备方法，其特征在于：所述反应物中油酸铜或硝酸银、油酸铟、硫粉和硒粉的摩尔比为1：1：x：（2 - x） （x = 0－2）；步骤1中所述油酸铟在油胺中的浓度为（0.2－1）mol/L；步骤2中所述硫粉和/或硒粉在油胺中的浓度为（0.02－0.2）mol/L。

8.根据权利要求3所述基硫属化合物纳米晶的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述二氧化钛纳米棒阵列的制备方法，步骤如下：

1）将盐酸和钛源在反应釜中混合均匀，然后放入导电玻璃； 

2）反应釜密封后在（120－200）°C反应1－12小时；

3）自然冷却至室温后，经洗涤、干燥和煅烧即可得到目标产品。

9.根据权利要求8所述二氧化钛纳米棒阵列的制备方法，其特征在于：所述盐酸的浓度为（4－10）mol/L；所述钛源为钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯，体积含量为（1－5）%，所述煅烧的气氛为空气或氧气，温度为（300－500）°C。