[发明专利]改性的铜锌锡硫薄膜、其制备方法及太阳能电池

说明书

一种改性的铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括步骤：配置改性的铜锌锡硫前驱体溶液：所述改性的铜锌锡硫前驱体溶液中的各组分的配比为：铜元素的质量与锌锡元素的质量之和的比值为0.9‑1,锌元素的质量与锡元素的质量比值为0.9‑1.3,硫元素的质量与铜锌锡元素的质量之和的比值为2‑2.1，铁元素的质量与锌铁元素的质量之和的比值为0‑1；将所述改性的铜锌锡硫前驱体溶液旋涂在基底层上；对旋涂在所述基底层上的所述改性的铜锌锡硫前驱体溶液进行预热处理，得到改性的铜锌锡硫膜样品；及对所述改性的铜锌锡硫薄膜样品进行硫化退火，从而得到所述改性的铜锌锡硫薄膜。本发明还涉及一种改性的铜锌锡硫薄膜及太阳能电池。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种改性的铜锌锡硫薄膜、改性的铜锌锡硫薄膜的制备方法及太阳能电池。

背景技术

铜锌锡硫(copper zinc tin sulfur，铜锌锡硫)薄膜材料具有很多与现实需求匹配的优点，在众多的太阳能电池材料中脱颖而出。铜锌锡硫薄膜材料为直接带隙半导体，导电类型为P型，禁带宽度为1.5eV左右，光吸收率很高。另外，组成铜锌锡硫薄膜元素的价格十分便宜且无毒无污染。因此，铜锌锡硫薄膜材料在光伏器件上具有极大的潜力。

在现有技术中，常采用溶胶凝胶法制备铜锌锡硫薄膜，然而，通过溶胶凝胶法制得的铜锌锡硫薄膜的晶粒十分细小，且容易产生缺陷和杂质相，从而造成铜锌锡硫薄膜的结晶质量不好、电池性能低下等问题，从而导致应用所述铜锌锡硫薄膜的太阳能电池的光电转化效率不高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种结晶质量好、电池性能高的铜锌锡硫薄膜。

还有必要提供一种结晶质量好、电池性能高的铜锌锡硫薄膜的制备方法。

还有必要提供一种光电转化效率高的太阳能电池。

一种改性的铜锌锡硫薄膜，所述改性的铜锌锡硫薄膜中掺杂有Fe元素，在所述改性的铜锌锡硫薄膜中，铁元素的质量与锌铁元素的质量之和的比值为0-1。

进一步地，在所述改性的铜锌锡硫薄膜中各组分的配比为：铜元素的质量与锌锡元素的质量之和的比值为0.9-1,锌元素的质量与锡元素的质量比值为0.9-1.3,硫元素的质量与铜锌锡元素的质量之和的比值为2-2.1。

一种改性的铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括步骤：配置改性的铜锌锡硫前驱体溶液：所述改性的铜锌锡硫前驱体溶液中的各组分的配比为：铜元素的质量与锌锡元素的质量之和的比值为0.9-1,锌元素的质量与锡元素的质量比值为0.9-1.3,硫元素的质量与铜锌锡元素的质量之和的比值为2-2.1，铁元素的质量与锌铁元素的质量之和的比值为0-1；将所述改性的铜锌锡硫前驱体溶液旋涂在基底层上；对旋涂在所述基底层上的所述改性的铜锌锡硫前驱体溶液进行预热处理，得到改性的铜锌锡硫膜样品；及对所述改性的铜锌锡硫薄膜样品进行硫化退火，从而得到所述改性的铜锌锡硫薄膜。

进一步地，所述预热处理的温度为300摄氏度，预热时间为2分钟。

进一步地，所述旋涂包括先进行低速旋涂，后进行高速旋涂，低速旋涂的速度为800转/分钟，高速旋涂的速度为旋涂速度3000转/分钟。

进一步地，所述低速旋涂的时间为6秒，所述高速旋涂的时间为24秒。

进一步地，在进行硫化退火的步骤前，所述预热处理与所述旋涂交替进行。

进一步地，所述硫化退火包括步骤：将硫粉与所述改性的铜锌锡硫薄膜样品分别置于同一个管式炉内；及在真空及氩气氛围下进行退火。

进一步地，所述退火的工艺参数为：退火温度是580℃，退火保温时间是1小时，退火分压是0.15bar。