[发明专利]一种基于CdS/SnO2

说明书

本发明属于太阳电池制备领域，具体涉及一种基于CdS/SnO₂混合N型层的高效Sb₂Se₃薄膜电池及其制备方法，本发明的基于CdS/SnO₂混合N型层的高效Sb₂Se₃薄膜电池是通过使用CdS/SnO₂混合N型层来代替单一的SnO₂缓冲层，通过对比两者的Sb₂Se₃的XRD图谱可以明显的发现，使用SnO₂作为N型层时，(120)是Sb₂Se₃的择优取向，而使用混合N型层可以使Sb₂Se₃的(120)晶面的取向降到最低，并使(221)成为择优取向，更加有利于电子的传输，并且由于CdS薄膜的存在不仅可以诱导Sb₂Se₃薄膜的柱状生长，还可以提高其结晶性从而提高其电池效率。

技术领域

本发明属于太阳电池制备领域，具体涉及一种基于CdS/SnO₂混合N型层的高效Sb₂Se₃薄膜电池及其制备方法。

背景技术

近年来，随着地球上有限的石油和煤炭等不可再生资源的逐渐耗尽，可再生能源的利用与开发显得越来越紧迫，其中，太阳能光伏发电将取之不尽的辐射到地面上的太阳能通过太阳电池等光伏器件的光电转换而源源不断地转变成为电能，已经成为可再生能源中最安全、最环保和最具潜力的竞争者。

目前为止，常见的太阳电池主要包括硅电池，薄膜电池等等，在薄膜电池中主要分为钙钛矿、CIGS与CZTS等，然而钙钛矿电池具有环境不稳定性，CIGS 成本较高，CZTS中Sn的熔点较低，在制备过程中及其容易散失，难于制备。而 Sb₂Se₃作为一种二元半导体材料，由于其优异的光电性能，例如：适当的带隙(1.1 eV)，吸收系数大(10⁵cm^-1)，高载流子迁移率(10cm²V^-1s^-1指少数载流子)和长载流子寿命(基于瞬态吸收光谱的60ns)，具有极大的蒸气压(1200 Pa@550℃) 等使得国内外的许多研究机构对硒化锑薄膜电池展开了更深入的研究。

但是到目前为止，大多数的硒化锑薄膜电池是基于有毒的CdS薄膜作为缓冲层，一方面CdS因为其比较小的带隙(约2.4eV)会吸收大部分的入射光，另一方面由于Cd元素的扩散可能会导致器件的不稳定性，因此我们选用一种环境友好型的缓冲层SnO₂来代替有毒的CdS薄膜，因为它具有宽带隙(3.6eV) 和高n型掺杂浓度(10¹⁹至10²⁰cm^-3)。另一方面SnO₂的广泛使用也表明其稳定的化学性质，无毒性，大带隙和高稳定性使SnO₂能够代替CdS作为缓冲层。此外，SnO₂与FTO的透明导电层之间的相似性将产生较少的晶格失配，从而导致更好的电子传输。但是，单纯的用SnO₂去代替CdS还存在一些不足之处，因为 SnO₂薄膜较低的结晶度和较大的表面粗糙度在与Sb₂Se₃薄膜形成P-N结时会引入更多的界面缺陷和电子的复合，并且Sb₂Se₃薄膜的生长取向不好，从而导致效率偏低。

发明内容

为了进一步提高Sb₂Se₃薄膜电池的效率，本发明提供了一种基于CdS/SnO₂混合N型层的高效Sb₂Se₃薄膜电池及其制备方法。