[发明专利]一种用于太阳能电池的薄膜、太阳能电池及其制备方法

说明书

一种用于太阳能电池的薄膜，其成分的化学表达为AgIn_xSbS_(2+3x/2)(Se)，其中x=0.25~1.0；本发明中AgIn_xSbS_(2+3x/2)(Se)薄膜纯度高，结晶度好、晶粒尺寸大，孔洞、缝隙等缺陷少，本发明方法降低了Se对薄膜结构损害，制备的薄膜致密性、均匀性优异，以该薄膜作为吸收层的ITO/CdS/AgIn_xSbS_(2+3x/2)(Se)/Au太阳能电池具有优异的电性能，Jsc达到20.65mA cm^‑2，FF达到42.8%，PEC达到最大值为1.98%，EQE达到70%；均有优异的稳定性。

技术领域

本发明涉及光伏材料技术领域，具体涉及一种用于太阳能电池的薄膜、太阳能电池及其制备方法。

背景技术

与传统硅基太阳能电池相比，多复合薄膜太阳能电池由于对原料的需求量低、制备方法多样、重量轻等优点而备受关注。近年来，碲化镉(CdTe)和铜铟镓硒化物(CIGS)薄膜太阳能电池的功率转换效率(PCE)达到了极高的水平，但由于成本高、有害废物排放量大，这些电池还不适合进一步商业化。因此，许多研究者仍在寻找生产成本低、环保的光伏吸收材料。近年来，以硫锑为代表的新型吸收剂取得了长足的进展，但与CdTe、CIGS相比，仍有较大差距，而一些潜在吸收层材料如Cu₂SnS₃,CuSbS₂,CuSbSe₂ ZnSnN₂也被研究开发，但其效率仍低于预期。目前，光电性能优良、制备方法合适的新型无机光伏薄膜还有待发现。

硫锑银(AgSbS₂)作为锑基三元硫化合物材料，在近红外和可见光下具有合适的带隙1.4-1.7eV，在近红外和可见光下吸收系数高达10⁴-10⁵cm^-1，且该材料生态友好无毒，是一种有前途的光伏吸收体。由于AgSbS₂首次被用作P型吸收层，目前对AgSbS₂太阳能电池的研究报道较少。P.K.Nair等人报道的禁带宽度为1.68eV，但薄膜的晶粒尺寸太小，限制了薄膜的光导性。由于器件的短路电流(J_SC)较低，几乎没有光电性能，随后J.O.Gonzales等人发现，溶液法制备AgSb(S_xSe_1-x)₂薄膜具有较好的光电性能。基于AgSb(S_xSe_1-x)₂的器件，其PCE为2.7％，9.70mA cm^-2，但应注意的是，尽管光电性能有所改善，薄膜制备过程非常复杂，耗时。

采用超声喷雾热解沉积(热喷涂法)来制备AgSbS₂(Se)薄膜，操作简单、制备效率高，但是制备的薄膜孔洞、缝隙多，薄膜晶粒尺寸小，硒化后Se对于薄膜结构具有一定的损伤，导致薄膜性能较差，应用于太阳能电池是效率较低。

发明内容

基于上述问题，本发明目的在于提供一种用于太阳能电池的薄膜。

本发明第二个目的是提供上述薄膜的制备方法。

本发明第三个目的是提供一种以上述薄膜为吸收层的太阳能电池。

本发明第四个目的是提供上述太阳能电池的制备方法。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种用于太阳能电池的薄膜，其特征在于：所述薄膜的成分的化学表达式为AgIn_xSbS_(2+3x/2)(Se)，其中x＝0.25～1.0。

优选x＝0.55。