[发明专利]一种柔性铜铟镓硒/钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法

摘要

本发明公开了一种柔性铜铟镓硒/钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法，属于太阳能电池和能源技术领域。本发明的柔性铜铟镓硒/钙钛矿叠层太阳能电池依次是由不锈钢箔(SS)衬底(1)、金属背电极(2)、铜铟镓硒吸收层(3)、CdS缓冲层(4)、窗口层(5)、中间复合层(6)、空穴传输层(7)、钙钛矿相吸收层(8)、电子传输层(9)和透明电极(10)组成。该结构电池有利于电荷的平衡抽取，抑制电流‑电压曲线的迟滞效应，提高电池的填充因子和光电转换效率；且全无机材料结构提高了电池工作稳定性。采用磁控溅射和硒化法制备铜铟镓硒层，喷涂和半蒸镀法制备钙钛矿层，该方法有利于规模化生产和制备大面积太阳能电池。

主权项

1.一种柔性铜铟镓硒/钙钛矿叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于柔性铜铟镓硒/钙钛矿叠层太阳能电池依次是由不锈钢箔衬底(1)、金属背电极(2)、铜铟镓硒吸收层(3)、CdS缓冲层(4)、窗口层(5)、中间复合层(6)、空穴传输层(7)、钙钛矿相吸收层(8)、电子传输层(9)和透明电极(10)组成；具体制备步骤如下：1)选择厚度为0.1～0.3mm的不锈钢箔(1)，进行打磨和抛光，然后分别采用去离子水、无水乙醇和丙酮进行超声清洗，之后烘干；2)金属背电极(2)的制备：采用磁控溅射将Mo沉积在不锈钢箔(1)上作为CIGS太阳能电池的背电极；3)铜铟镓硒吸收层(3)的制备：采用磁控溅射在金属背电极(2)上沉积Cu‑In‑Ga前驱体预置层；将制备好的CIG前驱体预置层和硒粉放入双温区热处理炉，在惰性气体保护下，在一定温度下硒化一段时间，获得铜铟镓硒薄膜；4)CdS缓冲层(4)的制备：采用磁控溅射在铜铟镓硒吸收层(3)上沉浸一层CdS缓冲层；5)窗口层(5)的制备：采用磁控溅射先在CdS缓冲层(4)上沉积一层本征氧化锌层，然后再溅射沉积一层掺铝氧化锌层；6)中间复合层(6)的制备：将浓度为1.0～3.0mol·L^‑1的LiF，CsCO₃，C₆H₅COOLi或ZnO前驱体溶液，喷涂在窗口层(5)上，经过一定温度处理一段时间，获得中间复合层；7)空穴传输层(7)的制备：采用喷雾热解工艺，将0.05～0.3mol·L^‑1的NiNO₃前驱体溶液喷涂在中间复合层(6)上，在一定温度下烧结一段时间，获得厚度为10～40nm的NiO空穴传输层；8)钙钛矿相吸收层(8)的制备：先将甲基溴化胺(MABr)、溴化铅(PbBr₂)和碘化铅(PbI₂)和按1:1:4～1:1:6的比例溶于N‑N二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，将其喷涂至NiO空穴传输层(7)上，再将1M的甲醚基碘(FAI)在一定温度下，通过蒸发将其沉积到空穴传输层上与MABr、PbBr₂、PbI₂反应生成钙钛矿，再退火处理，形成钙钛矿相吸收层；9)电子传输层(9)的制备：将0.05～0.2mol·L^‑1的氧化锌或氧化锡前驱体溶液喷涂在钙钛矿相吸收层(8)上，在一定温度下烧结一段时间后，获得氧化物电子传输层；10)对电极(10)的制备：在电子传输层(9)上磁控溅射一层掺铟氧化锡或掺铝氧化锌；步骤7)所述烧结温度为350～500℃，烧结时间为20～60min，NiO空穴传输层厚度为10～40nm。