[发明专利]一种新型银铅硅硫硒薄膜光伏吸收层材料及其制备方法

说明书

一种新型的银铅硅硫硒薄膜光伏吸收层材料的制备方法，包括以下步骤：1）配制溶剂混合液；2）制备前驱体溶液；3）Ag₂PbSiS₄前驱体薄膜的制备，在氩气气氛下，将Ag₂PbSiS₄前驱体溶液在钙钠玻璃上旋涂预烧得Ag₂PbSiS₄前驱体薄膜；4）Ag₂PbSi(S,Se)₄吸收层薄膜的制备:将Ag₂PbSiS₄前驱体薄膜在氩气气氛下高温退火硒化，硒化后，在氩气气氛中冷却至室温，得Ag₂PbSi(S,Se)₄吸收层薄膜。本发明首次提出Ag₂PbSi(S,Se)₄材料的制备方法，将Ag₂PbSi(S,Se)₄材料从理论推导到实际应用，使其不再仅仅局限在理论计算阶段，制备的Ag₂PbSi(S,Se)₄材料表面致密均匀。

技术领域

本发明属于光伏吸收层技术领域，具体涉及一种新型的银铅硅硫硒薄膜光伏吸收层材料及其制备方法。

背景技术

硫族元素半导体在光电和能源相关应用方面，包括光伏，热电，电池，晶体管，光子和相变存储设备等方面起着重要的作用。其中较成功的例子包括商业化的闪锌矿碲化镉和黄铜矿铜铟镓硒，已经实现了光伏器件的高功率转换效率。但碲和铟元素的丰度相对较低，阻碍了这些技术的进一步发展。锌黄锡矿基铜锌锡硫硒(Cu₂ZnSn(S,Se)₄)与铜铟镓硒具有相似的晶体结构，被视为下一代光伏材料的理想替代品。尽管已经有了初步的进展，但其效率目前仅为12.7%，仍然远远低于碲化镉和铜铟镓硒的效率（＞20%）。其性能差距的本质原因在于铜/锌/锡的离子尺寸和配位的相似性及相关的元素无序性，导致了严重的带尾及高浓度的深能级缺陷。

因此，开发一种新型银铅硅硫硒薄膜光伏吸收层材料及其制备方法具有十分必要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的银铅硅硫硒薄膜光伏吸收层材料的制备方法，以抑制太阳能电池吸收层中缺陷形成，进而改善太阳能电池的光电转换效率。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种新型的银铅硅硫硒薄膜光伏吸收层材料的制备方法，包括以下步骤：

1）配制溶剂混合液

按体积比（3～5）：（2～4）：（1.5～3）分别称取无水乙醇、1-正丁胺和二硫化碳，并将上述溶剂混合得溶剂混合液；

2）制备前驱体溶液

按照计量比Ag：Pb：Si=（3～5）：（1.5～3）：（1.5～3）分别称取醋酸银、氧化铅和硅酸四乙酯，将醋酸银（C₂H₃O₂Ag）、氧化铅（PbO）、硅酸四乙酯（C₈H₂₀O₄Si）依次加入到步骤1）中的溶剂混合液中溶解得银铅硅硫(Ag₂PbSiS₄)分子前驱体溶液；

3）Ag₂PbSiS₄前驱体薄膜的制备

在氩气气氛下，将Ag₂PbSiS₄前驱体溶液在钙钠玻璃上经多次旋涂、预烧处理后得厚度1.8 μm～2.2 μm的银铅硅硫(Ag₂PbSiS₄)前驱体薄膜；选择钙钠玻璃的原因在于在后面硒化过程中，钙钠玻璃中的钠可有效促进晶粒生长。

4）Ag₂PbSi(S,Se)₄吸收层薄膜的制备