[发明专利]一种用Ag2S作吸收层的全固态太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用Ag₂S作吸收层的全固态太阳能电池及其制备方法，该太阳能电池包括ZnO纳米棒电子传输层、CdS缓冲层以及Ag₂S光吸收层。其具体制备方法是先采用水热法生长ZnO纳米棒，再在ZnO纳米棒上沉积一层CdS缓冲层，再其次利用连续离子吸附的方法制备Ag₂S吸收层，最后在这种复合结构上蒸镀Au电极，获得全固态太阳能电池。本发明中Ag₂S具有很高的光吸收系数，且禁带宽度为0.92eV，可以很好的吸收可见光，而且本发明所用的连续离子沉积的方法可以使Ag₂S很容易的填充在ZnO/CdS组成的核/壳纳米阵列当中，此外该沉积方法简单易行，不需要昂贵的设备以及真空环境，大大降低了太阳能电池的制备成本。

技术领域

本发明涉及太阳能电池的制备领域，具体涉及一种用Ag₂S作吸收层的全固态太阳能电池及其制备方法。

背景技术

近年来，随着经济的日益增长和人口的不断上升，人类对能源的需求持续增长。由于化石燃料相对较低的成本和较高的能量密度，成为最主要的能量来源，然而，化石燃料的提炼和燃烧释放出的气体造成温室效应和环境恶化，加之化石燃料的储量有限，亟需我们开发新的可再生能源，取代化石燃料。太阳能是一种分散的、取之不尽用之不竭的、清洁可再生的自然资源，太阳在1小时内辐射到地球表面的能量足够人类使用一年。直接从阳光中获取能量是一种获取对环境影响最小的清洁可再生能源的最直接方式。

发展至今，太阳能电池的种类繁多，按照太阳能电池的发展阶段可以将太阳能电池分为第一代、第二代、第三代太阳能电池。其中第一代太阳能电池是晶体硅太阳能电池，这一类太阳能电池的制造技术比较成熟，电池的性能比较稳定，而且已经广泛应用于现实生活中。但是它也存在着一些的问题，晶体硅太阳能电池的制造成本高，光电转换效率比较低，生产产业链较长，这严重限制了硅太阳电池在民用方面的发展。第二代太阳能电池是薄膜太阳能电池，薄膜太阳电池是将一层薄膜作为吸收层制备的太阳能电池，制造此类电池时材料用量很少，更容易降低生产成本。但是目前使用较多的是CuInGaSe薄膜太阳能电池，制备CuInGaSe吸收层需要高的真空环境，而且铟和硒都是比较稀有的元素，这会大大提高薄膜太阳能电池的生产成本。所以，寻找一种低成本的光吸收层材料是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种低能耗，低成本，制备周期短的用Ag₂S作吸收层的全固态太阳能电池。

本发明的用Ag₂S作吸收层的全固态太阳能电池，包括ZnO纳米棒电子传输层、CdS缓冲层以及Ag₂S光吸收层，所述的CdS缓冲层包覆于ZnO纳米棒表面形成ZnO/CdS核壳结构，Ag₂S填充于ZnO/CdS 核壳纳米棒阵列中。

上述技术方案中，所述的ZnO纳米棒长度为500-900nm，直径为 50-90nm。所述的CdS缓冲层的厚度为10-25nm。

本发明提供的一种含上述结构的具体的太阳能电池为：自下而上依次包括ITO导电玻璃、ZnO籽晶层、ZnO纳米棒、CdS缓冲层、Ag₂S 吸收层、Au电极。

制备上述用Ag₂S作吸收层的全固态太阳能电池的方法，包括如下步骤：

1)导电衬底预处理：将ITO导电玻璃依次用丙酮、水、酒精超声清洗30min，后用N₂吹干；

2)溶胶凝胶的制备：将0.015mol的醋酸锌和1.4mL单乙醇胺溶于50mL乙二醇甲醚中，60℃下水浴磁力搅拌0.5-1h，得到均匀透明的溶胶A；

3)旋涂籽晶层：将溶胶A以2000-3000rpm的转速旋涂在ITO导电玻璃上，旋涂时间为20-40s，之后将其放在200℃热板上烘干，重复上述步骤2-3遍。