[发明专利]一种异质结薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种异质结薄膜太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池自上而下包括透明绝缘层、贵金属薄膜、硫化锌薄膜(氧化锌薄膜)、硫化铋薄膜、纳米铋颗粒、导电基底、纳米铋颗粒、硫化铋薄膜、硫化锌薄膜(氧化锌薄膜)、贵金属薄膜、透明绝缘层。使用的制备方法能够得到大面积、均匀的复合薄膜，所用原料无毒，来源广泛，且便于携带、利于推广。本发明提供的双面异质结薄膜太阳能电池，朝向阳光的一面是主吸光面，直接利用直射太阳光；背向阳光的一面可以采集环境中的散射光以及反射光，进一步的提高光电转换效率，从而有望获得光电转化效率较高的新型太阳能电池。该制备方法简单易行，适合大规模生产建设。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种硫化铋/硫化锌(硫化铋/氧化锌)异质结薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着全世界经济的不断发展以及全球人口总量的快速增长，能源的消耗量在不断的增加，在未来的时间里能源的消耗还会不断的增长。然而传统的化石能源无论从储量还是环境方面来说都有其局限性，为了避免单一的能源结构体系在将来可能出现的严重后果，新能源的发展受到了各国的大力发展。在新能源的发展方面，特别是太阳能发电，受到了众多研究者的青睐。在太阳能电池的发展中，关键问题就是提高光电转换效率和降低制造成本。

目前光伏市场上占主导地位的太阳能电池为硅基薄膜太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池和碲化镉(CdTe)薄膜太阳能电池。在三大类薄膜太阳能电池中不仅制备工艺复杂，而且在CIGS和CdTe薄膜太阳能电池中，存在着原料稀缺和毒性污染等问题，所以不利于大面积推广建设。硅基薄膜太阳能电池存在着转换效率低和制造成本高的问题，所以也远远达到大面积推广建设的要求。故在太阳能电池的发展中，选择合适的半导体材料、降低制造成本、开发简单工艺是志在必行的。

硫化铋属于V-VI族重要半导体化合物材料，室温下禁带宽度为1.30eV，能吸收可见-近红外光波段，而且有较高的吸收系数(-10⁵cm^-1)，该半导体材料具有无毒、稳定性高、环境友好、光伏转换等优异性能，在太阳能电池、光电二极管阵列、红外光谱学等方面有极大的应用价值，近年来受到越来越多研究者的关注。硫化锌是II-VI族半导体材料，室温下禁带宽度约为3.7eV，宽禁带宽度半导体材料适合做太阳能电池的窗口材料，可以反射少数载流子，减小载流子的表面复合，而且宽带隙对太阳能电池的长波吸收波段是光学透明的，能够减少光子的吸收损失，故在硫化铋与硫化锌形成的异质结薄膜太阳能电池中，能覆盖可见光中的短波与长波波段，从而提高太阳电池的光电转换效率。

氧化锌和硫化锌同属II-VI族半导体材料，禁带宽度为3.37eV，与硫化锌半导体物理性质相似，因此也很适合做太阳能电池的窗口材料，与硫化铋形成异质结薄膜太阳能电池。

在目前三大主流薄膜太阳能电池中，都存在着制备工艺复杂、制备成本高昂的问题。在本发明中，经过不断的实验，利用简单工艺在柔性金属基底上制备了双面硫化铋/硫化锌异质结薄膜太阳能电池，经过测试能够吸收转换太阳光，所以有望获得光电转化效率高的新型太阳能电池，并能大大降低制造成本。在柔性金属基底上制备的双面Bi₂S₃/ZnS(Bi₂S₃/ZnO)异质结薄膜太阳能电池便于携带、大面积生产，具有很好的商业应用前景。

发明内容

本发明的目的在于针对三大主流太阳能电池存在的缺陷，在柔性金属基底上制备了新型的双面Bi₂S₃/ZnS(Bi₂S₃/ZnO)异质结薄膜太阳能电池，从而有利于太阳能电池的大面积推广、商业化生产。

本发明所采用的具体技术方案如下：