[发明专利]一种基于溶液法的太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于溶液法的太阳能电池及其制备方法，方法包括步骤：提供含阴极的基底；在所述基底上形成电子传输层；在所述电子传输层上形成Sb₂S₃薄膜；其中所述Sb₂S₃薄膜的制备过程：将Sb₂S₅溶于硫化铵溶液，过滤，取上清液备用；将所述上清液旋涂于所述电子传输层上，然后依次进行干燥、退火处理，得到所述Sb₂S₃薄膜；在所述Sb₂S₃薄膜上形成空穴传输层；在所述空穴传输层上形成阳极。本发明采用溶液法旋涂的技术，使用硫化铵溶解Sb₂S₅制备前驱体，旋涂退火后制备Sb₂S₃薄膜。通过精准控制浓度、旋涂次数和退火温度时间等参数，实现高质量Sb₂S₃薄膜的制备，将有利于太阳能电池效率的提高。

技术领域

本发明涉及新型薄膜太阳能电池光电功能材料领域，尤其涉及一种基于溶液法的太阳能电池及其制备方法。

背景技术

Sb₂S₃薄膜在可见光区域具有高吸收系数，接近太阳能电池应用的最佳带隙。此外，Sb₂S₃薄膜太阳能电池在弱光照射条件下仍然具有良好的光伏性能，可以在多云天气、室内条件和建筑物墙壁上实现高效的光电转换。因此，对Sb₂S₃薄膜太阳能电池的研究对于下一代光伏电池具有很高的价值。为促进Sb₂S₃薄膜太阳能电池的发展，进行了器件结构设计和薄膜质量的优化。众所周知，吸收层对器件的光伏性能起着重要作用。因此，近年来已经引入了许多方法来优化Sb₂S₃膜的质量。其中一种采用水溶性化学浴沉积（CBD）制备Sb₂S₃薄膜，采用氯化锑和硫代硫酸钠的溶液混合物作为Sb³⁺和S^2-离子的低温前体来源。然而，使用CBD方法几乎不能避免硫化锑的氧化，因此形成的氧化锑在表面上产生深陷阱缺陷，导致光激发电荷载体的严重复合。后期引入了硫代乙酰胺处理后消除了深层氧化物缺陷并达到7.5％的光电转换效率，但是CBD方法仍然面临在介孔TiO₂薄膜上需要长时间形成Sb₂S₃的问题。其他一些方法，包括原子层沉积和精确厚度沉积也应用于平面Sb₂S₃太阳能电池，但这些方法制备流程复杂，不符合现有产业化要求。为此，利于大规模产业化的基于真空蒸发沉积技术的制备方法获得了广泛重视。其中一种采用真空单源热蒸发法制备Sb₂S₃薄膜，其过程是直接蒸发Sb₂S₃前驱体粉末材料，在基底上沉积Sb₂S₃薄膜的制备方法。然而，直接单源热蒸发的Sb₂S₃薄膜在蒸发和后退火过程中会经历硫损失，成分容易偏离化学计量比直接导致薄膜质量和重复性降低，这将严重损害薄膜质量和器件性能。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于溶液法的太阳能电池及其制备方法，旨在解决现有单源热蒸发的Sb₂S₃薄膜在蒸发和后退火过程中会经历硫损失，这将严重损害薄膜质量和器件性能，而采用SbCl₃或Sb₂O₃作为锑源溶液法制备的硫化锑，需要低温环境，且制备的薄膜存在较多的杂相，影响薄膜质量和器件性能的提升的问题。

本发明的技术方案如下：

一种基于溶液法的太阳能电池的制备方法，其中，包括步骤：