[发明专利]一种分步制备CdZnS缓冲层薄膜的方法

说明书

本发明涉及一种分步制备CdZnS缓冲层薄膜的方法，该方法包括以下步骤：⑴先根据CdZnS缓冲层薄膜的导带位置及其禁带宽度确定镉盐和锌盐比例，然后分别配制镉盐水溶液和锌盐水溶液，最后将镉盐水溶液与锌盐水溶液混合，得到镉盐和锌盐的混合水溶液；⑵配制硫脲水溶液；⑶将镉盐和锌盐的混合水溶液置于预先加热的水浴锅中并搅拌；⑷在步骤⑶的镉盐和锌盐的混合水溶液中加入氨水，调pH值络合，得到络合溶液；然后将装有样品的夹具置入其中处理；⑸络合溶液中加入硫脲水溶液，并根据硫化镉缓冲层所需厚度计时；⑹取出样品并用去离子水冲洗干净，即得CdZnS缓冲层薄膜。本发明简单易行，所得的CdZnS缓冲层薄膜性能优异，进而提高了硫族化合物薄膜太阳能电池性能。

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，尤其涉及一种分步制备CdZnS缓冲层薄膜的方法。

背景技术

硫族化合物薄膜太阳能电池（铜铟镓硒(CIGS)，碲化镉(CdTe)，铜锌硒硫硒(CZTSSe)等）具有光响应范围宽、弱光相应优异、高稳定性、抗辐射、长寿命、光电转换效率高、成本低等特点，是极具发展前途的光伏电池技术。硫化镉缓冲层薄膜是硫族化合物薄膜太阳能电池中最常用的n型缓冲层材料，硫化镉缓冲层薄膜的制备直接影响p-n结的质量，而p-n结的质量最终决定器件性能，因此，制备性能优异的缓冲层对薄膜太阳能电池性能改善起着十分重要的作用。此外，硫化镉缓冲层的带隙及与吸收层薄膜之间的能级匹配还需要进一步优化。比如CdS/CdTe异质结薄膜太阳能电池中CdS带隙相对较小，因为0.1 mm的CdS薄膜可吸收36%的能量高于2.42 eV入射光。在铜铟镓硒和铜锌硒硫硒太阳能电池中，CdS和吸收层异质界面处不理想的导带能级排列及晶格失配等缺点会导致器件性能降低，如CdS的CBM低于CZTS的CBM。

将Zn引入CdS晶格可有效增加CdS的带隙，除了降低缓冲层的吸收光量外，还可以根据掺杂量调控其导带位置，得到理想的能带排列。据此，CdZnS作为缓冲层薄膜可优化薄膜太阳能电池的性能。

化学水浴沉积方法具有设备简单易操作，薄膜均匀平整且覆盖度高等其它方法不具备的特有优势，成为当前制备缓冲层薄膜最常用的方法。同时，缓冲层沉积过程中对吸收层进行阳离子前处理也可提高器件效率。因此，如何实现化学水浴沉积方法制备CdZnS缓冲层薄膜对进一步改善硫族化合物薄膜太阳能电池性能具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高硫族化合物薄膜太阳能电池性能的分步制备CdZnS缓冲层薄膜的方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种分步制备CdZnS缓冲层薄膜的方法，包括以下步骤：

⑴先根据CdZnS缓冲层薄膜的导带位置及其禁带宽度确定镉盐和锌盐比例，然后分别配制镉盐水溶液和锌盐水溶液，最后将所述镉盐水溶液与所述锌盐水溶液混合，得到总浓度为0.01~0.5 mol/L的镉盐和锌盐的混合水溶液；

⑵配制浓度为1~5 mol/L的硫脲水溶液；

⑶将所述镉盐和锌盐的混合水溶液置于预先加热至50~80℃的水浴锅中并搅拌5~10min；

⑷在所述步骤⑶的镉盐和锌盐的混合水溶液中加入氨水，使pH值调节至10~12.5，并络合3~10min，得到络合溶液；然后将装有样品的夹具置入其中处理5~20min；

⑸所述络合溶液中加入所述硫脲水溶液，并根据硫化镉缓冲层所需厚度计时3~20min；

⑹取出所述样品并用去离子水冲洗干净，即得CdZnS缓冲层薄膜。

所述步骤⑴中的镉盐是指硫酸盐、氯化盐、碘化盐或醋酸盐中的一种。

所述步骤⑴中的锌盐是指硫酸盐、醋酸盐或氯化盐中的一种。

所述步骤⑶中的样品是指硫族化合物吸收层薄膜或玻璃。