一種無機薄膜太陽能電池的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種無機薄膜太陽能電池的制備方法，屬于新能源領域。
【背景技術】
[0002] 隨著當今世界人口和經(jīng)濟的增長、能源資源的日益匱乏、環(huán)境的日益惡化以及人 們對電能的需求量越來越大，太陽能的開發(fā)和利用已經(jīng)在全球范圍內掀起了熱潮，這非常 有利于生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，因此世界全國競相投資研宄開發(fā)太陽能電池，因此薄膜太 陽能電池就不斷深入到人們的研宄中。
[0003] 但是，目前人們研宄薄膜太陽能電池主要針對有機薄膜太陽能電池，對無機太陽 能薄膜電池的研宄較少，現(xiàn)已有的無機薄膜太陽能電池采用的是通過熱分解法制成得碲化 鎘薄膜和硫化鎘薄膜，太陽能電池的轉換效率低。
【發(fā)明內容】
[0004] 本發(fā)明解決的技術問題是提供一種轉換效率高的無機薄膜太陽能電池的制備方 法。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為：一種無機薄膜太陽能電池的制備方 法，其創(chuàng)新點在于：所述制備方法具體如下： (1) 制備碲化鎘薄膜：將氧化鎘、油酸及三辛基氧化膦按1:6:5的比例混合，加熱至澄 清透明形成鎘的前驅體，將三辛基膦及碲粉按5:1的比例混合制成碲的前驅體，將碲前驅 體迅速注入鎘前驅體中，在260°C的溫度下反應5min，得到碲化鎘納米晶體，然后進行洗 滌，加入一定量氮苯在ll〇°C下回流進行配體置換得到溶液，在IT0玻璃上旋涂得到碲化 鎘薄膜； (2) 制備碲鋅鎘薄膜：采用近空間升華法，在襯底上制備碲鋅鎘薄膜，采用的源為 源與襯底之間保持一定距離，然后將設備放入近空間升華爐中，調節(jié)源溫度和襯 底溫度，進行薄膜生長，制成碲鋅鎘薄膜； (3) 制備氧化鋅薄膜：將氫氧化鉀的甲醇溶液逐滴加入至60°C的乙酸鋅的甲醇溶液 中，在不斷攪拌下維持60°C反應生成氧化鋅納米顆粒，然后用甲醇洗滌后分散在正丁醇中， 得到氧化鋅納米晶體溶液，在IT0玻璃上旋涂得到氧化鋅薄膜； (4) 采用熱蒸發(fā)的方法蒸鍍鋁電極，得到無機薄膜太陽電池。
[0006] 進一步的，所述步驟（2)中源于襯底的距離為20mm~30mm。
[0007] 進一步的，所述步驟（2)中源溫度和襯底溫度分別設置為640°C和550°C。
[0008] 進一步的，所述步驟（2)中薄膜生長時間設置為70min。
[0009] 進一步的，所述步驟（2)中生長制成得制成碲鋅鎘薄膜進行退火處理。
[0010] 進一步的，所述步驟（2)中所述的襯底采用藍寶石晶體。
[0011] 進一步的，所述步驟（1)和步驟（3)中所述的IT0玻璃上涂有PED0T/PSS。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點在于： (1) 本發(fā)明采用通過近空間升華法制備的碲鋅鎘薄膜制造太陽能電池，太陽能電池轉 換效率高； (2) 本發(fā)明在制備碲鋅鎘薄膜時，源和襯底的距離、溫度及薄膜生長時間控制良好，有 效保證制備的碲鋅鎘薄膜的品質； (3) 本發(fā)明在制備完碲鋅鎘薄膜后，對其進行退火改性，保證碲鋅鎘薄膜表面形貌和結 構優(yōu)良； (4) 本發(fā)明在制備碲鋅鎘薄膜時采用的襯底為藍寶石晶體，具有良好的光電和機械性 能。
[0013] (5)本發(fā)明在制備碲化鎘薄膜和氧化鋅薄膜時，所用的IT0玻璃上涂有PED0T/ PSS，具有好的環(huán)境穩(wěn)定性，并且在摻雜狀態(tài)下呈透明狀。
【具體實施方式】
[0014] 本發(fā)明公開了一種無機薄膜太陽能電池的制備方法，所述制備方法具體如下： (1)制備碲化鎘薄膜：將氧化鎘、油酸及三辛基氧化膦按1:6:5的比例混合，加熱至 澄清透明形成鎘的前驅體，將三辛基膦及碲粉按5:1的比例混合制成碲的前驅體，將碲前 驅體迅速注入鎘前驅體中，在260°C的溫度下反應5min，得到碲化鎘納米晶體，然后進行 洗滌，加入一定量氮苯在ll〇°C下回流進行配體置換得到碲化鎘納米晶體溶液，在涂有 PED0T/PSS的IT0玻璃上旋涂得到碲化鎘薄膜；其中PED0T/PSS為聚苯乙烯磺酸，為深藍色 液體，IT0玻璃為在鈉鈣基或硅硼基基片玻璃的基礎上，鍍上一層氧化銦錫膜加工而成的玻 璃。
[0015] (2)制備碲鋅鎘薄膜：采用近空間升華法，在襯底上制備碲鋅鎘薄膜，采用的源為 為一種寬禁帶化合物半導體晶體，襯底選用藍寶石晶體，源與襯底之間 保持20mm~30mm的距離，然后將設備放入近空間升華爐中，調節(jié)源溫度和襯底溫度，將源 溫度和襯底溫度分別設置為640°C和550°C，然后薄膜生長70min，制成碲鋅鎘薄膜，將制成 得薄膜進行退火處理； (3) 制備氧化鋅薄膜：將氫氧化鉀的甲醇溶液逐滴加入至60°C的乙酸鋅的甲醇溶液 中，在不斷攪拌下維持60°C反應生成氧化鋅納米顆粒，然后用甲醇洗滌后分散在正丁醇中， 得到氧化鋅納米晶體溶液，在涂有PED0T/PSS的IT0玻璃上旋涂得到氧化鋅薄膜； (4) 采用熱蒸發(fā)的方法蒸鍍鋁電極，得到無機薄膜太陽電池。
[0016] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征。本行業(yè)的技術人員應該了解， 本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在 不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落 入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1. 一種無機薄膜太陽能電池的制備方法，所述制備方法具體如下： (1) 制備碲化鎘薄膜：將氧化鎘、油酸及三辛基氧化膦按1:6:5的比例混合，加熱至澄 清透明形成鎘的前驅體，將三辛基膦及碲粉按5:1的比例混合制成碲的前驅體，將碲前驅 體迅速注入鎘前驅體中，在260°C的溫度下反應5min，得到碲化鎘納米晶體，然后進行洗 滌，加入一定量氮苯在ll〇°C下回流進行配體置換得到溶液，在ITO玻璃上旋涂得到碲化 鎘薄膜； (2) 制備碲鋅鎘薄膜：采用近空間升華法，在襯底上制備碲鋅鎘薄膜，采用的源為，源與 襯底之間保持一定距離，然后將設備放入近空間升華爐中，調節(jié)源溫度和襯底溫度，進行薄 膜生長，制成碲鋅鎘薄膜； (3) 制備氧化鋅薄膜：將氫氧化鉀的甲醇溶液逐滴加入至60°C的乙酸鋅的甲醇溶液 中，在不斷攪拌下維持60°C反應生成氧化鋅納米顆粒，然后用甲醇洗滌后分散在正丁醇中， 得到氧化鋅納米晶體溶液，在ITO玻璃上旋涂得到氧化鋅薄膜； (4) 采用熱蒸發(fā)的方法蒸鍍鋁電極，得到無機薄膜太陽電池。2. 根據(jù)權利要求1所述的無機薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟（2) 中源于襯底的距離為20mm~30mm。3. 根據(jù)權利要求1所述的無機薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟（2) 中源溫度和襯底溫度分別設置為640°C和550°C。4. 根據(jù)權利要求1所述的無機薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟（2) 中薄膜生長時間設置為70min。5. 根據(jù)權利要求1所述的無機薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟（2) 中生長制成得制成碲鋅鎘薄膜進行退火處理。6. 根據(jù)權利要求1所述的無機薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟（2) 中所述的襯底采用藍寶石晶體。7. 根據(jù)權利要求1所述的無機薄膜太陽能電池的制備方法，其特征在于：所述步驟（1) 和步驟（3)中所述的ITO玻璃上涂有PED0T/PSS。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無機薄膜太陽能電池的制備方法，所述制備方法具體如下：制備碲化鎘薄膜：制備碲的前驅體和鎘前驅體中，在110℃下回流進行配體置換得到碲化鎘納米晶體溶液,在ITO 玻璃上旋涂得到碲化鎘薄膜；制備碲鋅鎘薄膜：采用近空間升華法，在近空間升華爐中進行薄膜生長，制成碲鋅鎘薄膜；制備氧化鋅薄膜：制備氧化鋅納米晶體溶液，在ITO玻璃上旋涂得到氧化鋅薄膜；采用熱蒸發(fā)的方法蒸鍍鋁電極，得到無機薄膜太陽電池。本發(fā)明的優(yōu)點在于：太陽能電池轉換效率高；碲化鎘薄膜和碲鋅鎘薄膜表面形貌和結構優(yōu)良。
【IPC分類】H01L31/18
【公開號】CN104952977
【申請?zhí)枴緾N201510247924
【發(fā)明人】施成軍
【申請人】歐貝黎新能源科技股份有限公司
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月15日