[实用新型]一种具有表面自织构结构的氧化亚铜太阳能电池

说明书

技术领域    

本实用新型涉及薄膜太阳能电池技术领域，特别涉及一种具有表面自织构结构的氧化亚铜薄膜太阳能电池。

背景技术   

氧化亚铜是一种直接带隙半导体材料，具有原料丰富、价格便宜、环境友好、对可见光吸收系数高、电子/载流子迁移率高、少数载流子扩散长度大等优点，在太阳能电池领域有巨大的应用前景。氧化亚铜薄膜制备方法有热氧化法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法等，这些制备方法能耗大、仪器昂贵、生产成本高，相对来说，电化学沉积法生产成本低、仪器简单、适合大批量生产。另一方面，目前基于氧化亚铜薄膜的肖特基太阳能电池和异质结太阳能电池效率较低。虽然已有人报道了氧化亚铜同质结太阳能电池[Solar Energy Materials and Solar Cells 93(2009)153–157]，但是较低的短路电流密度严重影响电池性能。

发明内容   

为了解决以上氧化亚铜太阳能电池效率低、较低的短路电流密度严重影响氧化亚铜同质结太阳能电池性能的问题，本实用新型提供了一种具有表面自织构结构的、可以提供稳定的恒电流输出且具有较高的光电转化效率的氧化亚铜薄膜太阳能电池。

本实用新型是通过以下方式实现的：

一种具有表面自织构结构的氧化亚铜薄膜太阳能电池，在导电玻璃上沉积有一层n型氧化亚铜薄膜，在n型氧化亚铜薄膜上沉积有一层表面形貌为金字塔形状的p型氧化亚铜薄膜，导电玻璃及p型氧化亚铜薄膜上设置有金属电极。

所述导电玻璃为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、ZAO导电玻璃，或者其它导电玻璃，只要能够用于太阳能电池中的导电玻璃都可以用在本实用新型的方案中，种类没有特别限制。

n型氧化亚铜的薄膜厚度为0.1-1μm，p型氧化亚铜的薄膜厚度为0.5-5μm，厚度与沉积条件有关系，但对氧化亚铜薄膜太阳能电池的电池性能影响不显著。

所谓织构是指多晶体在其形成过程中，由于受到外界的力、热、电、磁等各种不同条件的影响，由择优取向生长而导致的组织结构及规则聚集排列状态。此处所谓自织构是指在氧化亚铜薄膜在电化学沉积生长过程中自发形成规则排列的金字塔形，这区别与传统硅太阳能电池中所采用的由后续腐蚀所得的织构结构。由于“金字塔”结构增大了光在p-n结内部的光程，使光子可以充分被同质结吸收，由此制备的氧化亚铜同质结太阳能电池短路电流密度、开路电压和效率明显提高。

本实用新型的有益效果：

（1）该工艺制备的p型氧化亚铜薄膜具有表面自织构结构，表面形貌呈现“金字塔”结构；

（2）本实用新型的具有表面自织构结构的氧化亚铜薄膜太阳能电池，可以提供稳定的恒电流输出，且具有较高的光电转化效率，实现了氧化亚铜太阳能电池的快速、低成本、无污染、大批量生产；

（3）本发明的制备工艺简单、无污染，原材料丰富、廉价，特别适合制备大批量、低成本太阳能电池。

附图说明   

图1 无表面自织构结构的p型氧化亚铜薄膜表面的扫描电子显微镜照片，

图2 具有“金字塔”形状的表面自织构结构的p型氧化亚铜薄膜表面的扫描电子显微镜照片，

图3 n型氧化亚铜薄膜的X射线衍射图谱，

图4 p型氧化亚铜薄膜的X射线衍射图谱，

图5 氧化亚铜薄膜太阳能电池结构示意图，

图 6两种氧化亚铜太阳能电池在1.5AM模拟太阳光谱辐照度下（100mW/cm²）的电流密度-电压曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型的内容作进一步详细说明，但本实用新型不限于以下列举的特定例子。

实施例1

（1）n型氧化亚铜薄膜的生长

将导电玻璃放入电解槽中，所采用电解液为醋酸铜与醋酸的混合液，醋酸铜浓度为0.02mol/l，醋酸浓度为0.08mol/L，并通过滴加浓度为5mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为4.9，施加-0.03V恒电压，在60℃下沉积60min，制备得到n型氧化亚铜薄膜，厚度为1μm，其X射线衍射图谱如图3所示，表明薄膜无明显择优取向生长方向；

（2） p型氧化亚铜薄膜的生长