[发明专利]一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池，所述无机薄膜太阳能电池采用正置结构，从下到上依次为衬底，透明导电阴极ITO，缓冲层，无机光吸收层，金属阳极，其特征在于，所述无机光吸收层为Bi掺杂AgSbS₂无机光吸收层薄膜。

2.根据权利要求1所述的一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述无机光吸收层中Bi的掺杂摩尔量比例为Bi/(Bi+Sb)＝1～5％。

3.根据权利要求1所述的一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述无机光吸收层制备为先将硝酸银、乙酸锑、硫脲和硝酸铋按照摩尔比Ag:Sb:S＝1:1:2，Bi掺杂摩尔比Bi/(Bi+Sb)＝1％～5％进行混合形成前驱体溶液，经喷雾热解后沉积为Bi掺杂AgSbS₂薄膜，所述Bi掺杂AgSbS₂薄膜在硒蒸气氛围下进行退火处理得到Bi掺杂AgSbS₂无机光吸收层；所述Bi掺杂AgSbS₂无机光吸收层厚度范围为800～1000nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层为CdS缓冲层薄膜，CdS缓冲层薄膜厚度为120-180nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池，其特征在于，所述金属阳极为Au，薄膜厚度为30-90nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)对由衬底及透明导电阴极ITO所组成的基板进行清洗，后用氮气吹干；

(2)采用化学浴沉积法，在ITO基板上沉积CdS薄膜，然后于350-450℃退火处理3-8min，得到CdS缓冲层；

(3)配置Bi的掺杂摩尔量为Bi/(Bi+Sb)＝1～5％的前驱体溶液，采用喷雾热解法在缓冲层上喷涂Bi掺杂AgSbS₂薄膜，接着在硒蒸气氛围下，经退火处理，得到Bi掺杂AgSbS₂无机光吸收层；

(4)在Bi掺杂AgSbS₂无机光吸收层表面采用离子溅射制备金属阳极。

7.根据权利要求6所述的一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)中化学浴沉积法具体为：首先由去离子水、先氯化镉、氨水和硫脲配制成化学浴溶液，在80-90℃水浴沉积装置中沉积25-35min；沉积后的薄膜依次用丙酮、无水乙醇各超声清洗，清洗薄膜表面大颗粒，并在干燥箱烘干；最后于350-450℃加热台上退火处理3-8min，得到CdS缓冲层。

8.根据权利要求6所述的一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中无机光吸收层的制备方法具体为：将每0.58mmol乙酸锑和0.58mmol硝酸银先后溶解于10mL乙二醇甲醚中，并加入40μL浓硝酸抑制水解；然后按Bi的掺杂比例加入硝酸铋，在室温下搅拌至完全溶解；最后加入硫脲，配置成前驱体溶液，摩尔比Ag:Sb:S＝1:1:2，掺杂比例Bi/(Bi+Sb)＝1～5％；利用喷雾热解设备在CdS缓冲层上沉积Bi掺杂AgSbS₂薄膜，沉积温度为300～400℃，动力气流流速为19～23L/min，喷涂时间为6～10min，喷头高度优35～40mm；接着在硒蒸气氛围下，经350～400℃退火处理6～10min，得到Bi掺杂AgSbS₂无机光吸收层。

9.根据权利要求6所述的一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，Bi的摩尔掺杂比例Bi/(Bi+Sb)为1％、3％或5％。

10.根据权利要求6所述的一种基于Bi掺杂硫锑银的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，在Bi掺杂AgSbS₂无机光吸收层上利用离子溅射仪溅射Au阳极，制得金属阳极。