[发明专利]一种低成本FeS2薄膜太阳电池的制备方法

摘要

本发明专利提供一种低成本FeS2薄膜太阳电池的制备方法。主要是通过在衬底上制备钼背电极，在背电极上制备FeS2薄膜并进行硫化形成P层，进而制备CdS薄膜作为缓冲层，在缓冲层上制备i‑ZnO及ZnOAl薄膜，最后制备MgF2减反膜，经过激光刻蚀和清洗后制备Ag‑Mg合金作为前电极，从而制备出结构为衬底/Mo/FeS2/CdS/i‑ZnO/ZnOAl/MgF2/Ag‑Mg的FeS2薄膜太阳电池。这种结构的太阳电池中其核心材料FeS2和ZnO组成元素储量大、无毒，能有效降低太阳电池的成本，FeS2属于黄色立方结构的二元化合物，具有吸收系数大、带隙可调及稳定性好等优点，是理想的光伏材料之一，有望获得稳定、高效的太阳电池。

主权项

一种低成本FeS2薄膜太阳电池的制备方法，其特征是：在衬底上制备一层厚度为200nm‑300nm的金属钼（Mo）膜作为背电极，在Mo膜上采用蒸发制备厚度为1.5um‑2.0um的FeS2薄膜并进行硫化处理形成P层，在FeS2膜上采用电化学沉积厚度为5nm‑20nm的CdS薄膜作为缓冲层，在CdS薄膜上溅射制备i‑ZnO厚度为300nm~350nm，在i‑ZnO表面溅射制备厚度为25nm‑30nm的Al膜，并结合快速光热退火处理，在表面形成一层20nm‑50nm的ZnO:Al薄膜作为透明导电氧化层，最后蒸发制备厚度为80nm‑100nm的MgF2减反膜，经过激光刻蚀和清洗后采用溅射制备了厚度为120nm‑150nm的Ag‑Mg合金作为前电极，从而制备出结构为衬底/Mo/FeS2/CdS/i‑ZnO/ZnO:Al/MgF2/Ag‑Mg的FeS2薄膜太阳电池；其中，在背电极表面采用电子束蒸发系统制备厚度为1.5um‑2.0um的FeS2膜，本底真空为4.0×10‑4pa，蒸发电流为0.65A‑0.75A，电压随电流自动设置，高压为80KV，束流5mA‑15mA；将制备的FeS2膜样品放入管式硫化炉中进行硫化25min‑30min。