[发明专利]一种Ti掺杂硫化锑的薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以Ti掺杂Sb₂S₃作为光吸收层的薄膜太阳能电池及其制备方法，该薄膜太阳能电池结构由下到上依次由氧化物透明导电衬底、电子传输层、无机光吸收层、空穴传输层和金属电极构成，其中所述无机光吸收层为Ti掺杂的Sb₂S₃薄膜。本发明采用旋涂方法制备Ti掺杂的Sb₂S₃薄膜，使Sb₂S₃薄膜表面形貌有了很大改善，增强了其光吸收率，以其作为薄膜太阳能电池的光吸收层，可使电池的电流密度和填充因子明显提高，从而提升电池转换效率。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种以旋涂方法制备的Ti-Sb₂S₃作为光吸收层的薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

有机/无机杂化太阳能电池是由染料敏化太阳能电池演变过来的，杂化太阳电池克服了有机染料电池液态电极易泄漏和有机光敏材料不稳定、易分解的问题，其发展潜力备受关注。Sb₂S₃薄膜太阳能电池是有机无机杂化太阳能电池的一个典型代表。对Sb₂S₃薄膜太阳能电池来说，一种合适的Sb₂S₃制备方法是取得高转换效率的关键。

和其他制备方法相比，采用旋涂法制备Sb₂S₃薄膜不仅成本低，过程简单，而且制得的Sb₂S₃薄膜纯度高。然而，目前通过旋涂法制备的Sb₂S₃薄膜太阳能电池的性能不太令人满意，这主要是由于现有旋涂法制备的Sb₂S₃薄膜致密性差，退火后的薄膜仍存在空洞，限制了Sb₂S₃薄膜太阳能电池的效率。为了改进电池性能，提高电池效率，本发明通过对Sb₂S₃薄膜进行Ti掺杂，以改善薄膜的特性，提高器件的性能。

发明内容

针对旋涂法制备的Sb₂S₃薄膜太阳能电池的现状，本发明提供了一种以Ti掺杂Sb₂S₃制备的薄膜太阳能电池及其制备方法，掺杂后的Sb₂S₃薄膜在形貌和光吸收方面有了很大的改进，使制备的电池性能也有了很大的提高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种以Ti掺杂Sb₂S₃制备的薄膜太阳能电池，其由下到上依次由氧化物透明导电衬底、电子传输层、无机光吸收层、空穴传输层和金属电极构成；

其中，所述氧化物透明导电衬底为FTO导电玻璃、ITO导电玻璃或AZO导电玻璃中的任意一种；

所述电子传输层为TiO₂薄膜；

所述无机光吸收层为Ti掺杂的Sb₂S₃薄膜；

所述空穴传输层为P3HT（聚3-己基噻吩）薄膜；

所述金属电极为Al电极或Ag电极。

所述薄膜太阳能电池的制备方法包括以下步骤：

（1）将氧化物透明导电衬底洗净并烘干；

（2）采用溶胶凝胶法，在透明导电衬底上均匀旋涂TiO₂前躯体溶液，然后将其于马弗炉中550℃高温煅烧60min，获得电子传输层；