[发明专利]一种叠层太阳电池顶电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种叠层太阳电池顶电池及其制备方法，该叠层太阳电池顶电池包括依次叠层的透明导电玻璃衬底，电子传输层，Cu₂BaSnS₄或Cu₂SrSnS₄光吸收层，透明顶电极。Cu₂BaSnS₄或Cu₂SrSnS₄材料禁带宽度较高，光吸收系数高，且比传统的CZTS具有更低的反位缺陷密度，会获得更高的开路电压，非常适合作为叠层太阳电池顶电池的光吸收层材料。该叠层太阳电池顶电池结构简单，组成元素无毒无害，稳定性好，制备方法简单易行。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种叠层太阳电池顶电池及其制备方法。

背景技术

太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，对人类解决资源危机、环境恶化等全球性重要问题具有重大意义。太阳能电池可以将太阳能转化为电能，实现太阳能的高效利用。目前，硅太阳电池是太阳电池的主流，占据了90％的市场，其最高效率达到25％以上；而薄膜太阳电池，钙钛矿太阳电池等新型太阳电池也取得了较好的发展，比如，CIGS和CdTe薄膜太阳电池都获得了超过20％的光电转换效率，钙钛矿太阳电池也于近几年极短的时间内，光电转换效率提升到20％以上。

硅太阳电池效率已经达到25％，距离其极限效率已经非常接近，为此，科研者们提出了叠层太阳电池，即在硅太阳电池上叠加一层宽带隙的顶电池，达到扩宽太阳电池光谱响应的目的，有报道表明，叠层太阳电池的理论极限效率可达到42％。制备叠层太阳电池除了要达到最大限度利用太阳能、提高光电转换效率的目的外，还不能增加制备成本，且构成元素最好无毒无害、储量丰富。薄膜太阳电池、钙钛矿太阳电池都可以与硅太阳电池组合构成叠层太阳电池。但是，CIGS和CdTe禁带宽度较低，不适合作为顶电池，且所含元素不丰富，有毒；而CZTS这种无毒无害，禁带宽度较高(1.5eV)的薄膜太阳电池却受到反位缺陷的影响，光电转换效率一直得不到提高。目前钙钛矿太阳电池与硅太阳电池的叠层电池备受关注，但是钙钛矿中含铅这一有毒元素、稳定性较差等缺点，限制了其发展。

发明内容

基于现有叠层太阳电池顶电池的不足，本发明的目的在于提供一种组成元素无毒无害、储量丰富、稳定性好的叠层太阳电池顶电池。

为了实现上述目的，本发明提出的叠层太阳电池顶电池包括依次叠层的透明导电玻璃衬底，电子传输层，Cu₂BaSnS₄或Cu₂SrSnS₄光吸收层，透明顶电极。

优选地，所述透明导电玻璃衬底为ITO，FTO，AZO导电玻璃中的任一种。

优选地，所述电子传输层包括ZnS，Zn(O,S)，NiO，ZnSnO，TiO₂中的任一种。

优选地，所述电子传输层为10～100nm。

优选地，所述Cu₂BaSnS₄或Cu₂SrSnS₄光吸收层的厚度为100～1000nm。

优选地，所述透明顶电极为ITO或FTO。

优选地，所述透明顶电极厚度为80～500nm。

为了实现上述目的，本发明提出的制备如上述任一项所述的叠层太阳电池顶电池的方法包括以下步骤：

1)依次用玻璃清洗剂，丙酮，酒精，去离子水超声清洗透明导电玻璃衬底；

2)在透明导电玻璃衬底上沉积电子传输层；