[发明专利]一种薄膜太阳电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种薄膜太阳电池及其制备方法，属于太阳电池领域，包括依次叠层设置的衬底、透明导电薄膜、窗口层、CdTe光学吸收层、量子点缓冲层和导电背电极；所述量子点缓冲层包括SnSe量子点缓冲层或Sb₂Se₃量子点缓冲层。本发明以SnSe量子点缓冲层或Sb₂Se₃量子点缓冲层作为量子点缓冲层，由于SnSe量子点或Sb₂Se₃量子点的能级与CdTe不同，可以吸收CdTe不能吸收的光，从而提升短路电流密度。实施例的实验结果表明，本发明提供的薄膜太阳电池短路电流密度达35.64mA/cm²，此外，本发明提供的薄膜太阳电池结构简单，适宜规模化生产。

技术领域

本发明属于太阳电池领域，尤其涉及一种薄膜太阳电池及其制备方法。

背景技术

CdTe电池结构通常为：衬底/窗口层/CdTe吸收层/缓冲层/背电极，光通过衬底/窗口层到达CdTe吸收层，窗口层材料通常为CdS，由于CdS的光学带隙为2.4eV，光到达CdTe吸收层前会被CdS吸收小于510nm的短波，CdS吸收的光对CdTe电池短路电流密度没有贡献。因此，通常通过降低CdS的厚度来实现CdTe电池短路电流密度的提升。但是随着CdS厚度的降低，CdTe电池PN结特性变差，降低了CdTe电池的开路电压，从而降低了CdTe电池的转化效率。因此，为了同时获得高的短路电流密度和高的开路电池和转化效率，吴选之(XuanzhiWu，Solar Energy 77(2004)803～814)采用Cd₂SnO₄/ZnSnO₄取代CdS，获得了转化效率为16.5％的CdTe多晶薄膜太阳电池，短路电流密度为25.88mA/cm²。

目前增加CdTe电池短路电流密度的方法通常是采用具有更大带隙的材料为窗口层材料，比如：采用CdS:O/CdSe作为窗口层材料(Naba R.Paudel，Jonathan D.Poplawsky，Karren L.Moore，and Yanfa Yan，IEEE JOURNAL OF PHOTOVOLTAICS，VOL.5，NO.5，SEPTEMBER 2015，1492～1496)，采用CdS:O作为窗口层材料(Jason M.Kephart，RussellM.Geisthardt，W.S.Sampath，Prog.Photovolt:Res.Appl.2015；23：1484～1492)，采用CdS/ZnS作为窗口层材料(Isaiah O.Oladeji，Lee Chow，Christos S.Ferekides，VijayViswanathan，Zhiyong Zhao，Solar Energy MaterialsSolar Cells 61(2000)203～211)，但采用这些材料得到的CdTe电池，短路电流密度均小于30mA/cm²，CdTe电池的短路电流密度仍较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜太阳电池及其制备方法，提高薄膜太阳电池的短路电流密度、稳定性以及使用寿命。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种薄膜太阳电池，包括依次叠层设置的衬底、透明导电薄膜、窗口层、CdTe光学吸收层、量子点缓冲层和导电背电极；

所述量子点缓冲层包括SnSe量子点缓冲层或Sb₂Se₃量子点缓冲层。

优选地，所述衬底包括刚性玻璃、柔性玻璃、聚酰亚胺或云母。

优选地，所述透明导电薄膜包括透明导电氧化物薄膜或石墨烯薄膜。