[发明专利]一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池，所述无机太阳能电池采用正置结构，从下到上依次为衬底，透明导电电极ITO，CdS缓冲层，Sb₂Se₃吸收层及金属电极，其特征在于，所述Sb₂Se₃吸收层制备后采用多级原位进行热处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池，其特征在于，所述Sb₂Se₃吸收层制备是以纯度为99.9％以上的Sb₂Se₃粉末作为蒸发源，采取近空间升华法在CdS缓冲层上沉积Sb₂Se₃薄膜，厚度范围为700-1000nm。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池，其特征在于，Sb₂Se₃吸收层制备后采用的多级原位热处理包括以下步骤：首先在惰性气氛或真空中进行原位热退火处理，得到垂直于由衬底和透明导电电极ITO组成的基板取向的晶粒；其次在硒化氢气氛中进行热退火处理，向Sb₂Se₃吸收层薄膜补充硒原子；最后在硫化氢气氛中进行热退火处理，使硫原子填补到Sb₂Se₃吸收层薄膜的孔隙中。

4.根据权利要求1所述的一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池，其特征在于，所述CdS缓冲层主要由氯化镉、硫脲配置的前驱体溶液经水浴法制备而成，厚度范围为50～120nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池，其特征在于，所述金属电极为Au，金属电极薄膜厚度为60nm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于多级原位热处理的无机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电极ITO所组成的基板进行清洗，后烘干；

2)将烘干后的基板放入配置好的前驱体溶液中，由化学水浴法制备CdS缓冲层薄膜；

3)在真空度为3×10^-4Pa条件下，在缓冲层上采用近空间升华法制备Sb₂Se₃吸收层；

4)真空度在20Pa以下的条件下，对Sb₂Se₃吸收层薄膜进行多级原位热处理；

5)在真空度为3×10^-3Pa条件下，在Sb₂Se₃吸收层表面采用离子溅射制备金属电极。

7.根据权利要求6所述的一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤2)中水浴温度在80-90℃，时间为30-40min。

8.根据权利要求6所述的一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤3)中近空间升华法的蒸发温度范围在700-850℃，基板温度范围在300-350℃，时间范围为4-5min。

9.根据权利要求1所述的一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池的制备方法，其特征在于，步骤4)中Sb₂Se₃吸收层热退火温度范围在300-400℃，时间范围为10-15min。

10.根据权利要求6所述的一种基于多级原位热处理的无机太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤4中Sb₂Se₃吸收层薄膜的多级原位热处理具体包括以下步骤：

4-1)在真空度为3×10^-4Pa，温度为300-380℃条件下，对Sb₂Se₃吸收层薄膜进行真空原位热处理5-15min；

4-2)以30ml·min^-1向真空腔内通入H₂Se气体，在真空度为20Pa，温度为350-380℃条件下，对Sb₂Se₃吸收层薄膜进行原位热处理5-15min；

4-3)以30ml·min^-1向真空腔内通入H₂S气体，在真空度为20Pa，温度为350-380℃条件下，对Sb₂Se₃吸收层薄膜进行原位热处理5-15min。