一種czts薄膜電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及薄膜太陽能電池領(lǐng)域，特別涉及一種CZTS薄膜太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]銅鋅錫硫(CZTS)薄膜電池有以下的特點:1、CZTS屬于I2-11-1V-VI4族四元化合物半導體，各組成元素儲量豐富且無污染，成本低。2、CZTS的禁帶寬度在1.45eV左右，非常接近光伏電池的理想帶隙1.4eVo 3、CZTS是一種直接帶隙半導體材料，光學吸收系數(shù)超過104cm-l，適用于太陽電池吸收層材料；電池轉(zhuǎn)換效率高，理論上可達32.2%。2013年，日本的Solar Frontier與ΙΒΜ、Τ0Κ共同研發(fā)的CZTS薄膜電池轉(zhuǎn)換效率達到12.6%，打破了同類太陽能電池的世界紀錄。因此，研發(fā)CZTS薄膜電池是大勢所趨。
[0003]眾所周知，制備性能良好的CZTS吸收層薄膜是制備太陽能電池的關(guān)鍵。目前CZTS的制備方法包括真空法(如蒸鍍法、濺射法、脈沖激光沉積等)和非真空法(如電沉積法、噴涂熱解法、化學沉積法等)。但上述方法對CZTS薄膜的沉積速率、元素配比等很難精確控制。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種能夠優(yōu)化薄膜電池的能帶匹配，提高電池效率的一種CZTS薄膜電池。
[0005]實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是一種CZTS薄膜電池，由下至上依次為玻璃襯底、導電層、吸收層、緩沖層和透明導電窗口層；所述導電層為石墨稀，厚度為0.5?5nm ;所述吸收層為原子層沉積的CZTS，厚度為500nm?5um ;所述緩沖層為Zn (O, S)，厚度為10?50nmo
[0006]所述CZTS的沉積結(jié)構(gòu)為:n (Cu2S/ZnS/SnS2)或者?(^{/!^!^/!!々!^或者Ii1 (Cu2S, ZnS) /n2 (Cu2S, SnS2) ；n> n0 n2^P n 3均為自然數(shù)。
[0007]所述Zn (O, S)的沉積結(jié)構(gòu)為！Ii1ZnO或者n2ZnS。
[0008]采用了上述技術(shù)方案，本實用新型具有以下的有益效果:(1)本實用新型采用原子層沉積的CZTS，可以精確的控制元素配比及沉積速率，退火后形成大晶粒尺寸、晶界晶面缺陷少、致密的吸收層材料，因此能夠優(yōu)化薄膜電池的能帶匹配，提高電池效率。
[0009](2)本實用新型采用玻璃襯底，透明石墨烯導電層，不僅能夠形成良好的歐姆接觸，而且能夠形成成雙面透光電池。
[0010](3)本實用新型，從能帶上設計透明導電窗口層TCO與吸收層Zn(0，S)-CZTS的反阻擋能帶結(jié)構(gòu)，降低了高勢皇造成的載流子反射損失，提高載流子收集效率。
【附圖說明】
[0011]為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0012]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]附圖中標號為:
[0014]玻璃襯底1、導電層2、吸收層3、緩沖層4、透明導電窗口層5。
【具體實施方式】
[0015](實施例1)
[0016]見圖1，本實施例的一種CZTS薄膜電池，由下至上依次為玻璃襯底1、導電層2、吸收層3、緩沖層4和透明導電窗口層5。采用原子層沉積ALD技術(shù)(Atomic layerdeposit1n，一種可以將物質(zhì)以單原子膜形式一層一層的鍍在基底表面的方法)在石墨烯玻璃襯底上制備吸收層CZTS及緩沖層Zn (O, S)。吸收層CZTS厚度為500nm?5um，可采用n (Cu2S/ZnS/SnS2)、nlCu2S/n2ZnS/n3SnS2、nl (Cu2S, ZnS) /n2 (Cu2S, SnS2)等沉積模式 M沖層Zn(0，S)厚度為10?50nm，采用nlZnO/n2ZnS的沉積模式。在緩沖層Zn(0，S)上沉積50?500nm的TCO透明導電窗口層5。
[0017]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種CZTS薄膜電池，其特征在于:由下至上依次為玻璃襯底(1)、導電層(2)、吸收層(3)、緩沖層⑷和透明導電窗口層(5);所述導電層(2)為石墨烯，厚度為0.5?5nm;所述吸收層(3)為原子層沉積的CZTS，厚度為500nm?5um ;所述緩沖層(4)為Zn (O，S)，厚度為10?50nmo
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CZTS薄膜電池，其特征在于:所述CZTS的沉積結(jié)構(gòu)為:n (Cu2S/ZnS/SnS2)或者 Ii1Cu2SZn2ZnSZn3SnS2 或者 n x (Cu2Sj ZnS) /n2 (Cu2Sj SnS2) irunpnjPl n 3均為自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種CZTS薄膜電池，其特征在于:所述Zn(0，S)的沉積結(jié)構(gòu)為 -1i1ZnO 或者 n2ZnS。
【專利摘要】本實用新型公開了一種CZTS薄膜電池，由下至上依次為玻璃襯底、導電層、吸收層、緩沖層和透明導電窗口層；所述導電層為石墨烯，厚度為0.5～5nm；所述吸收層為原子層沉積的CZTS，厚度為500nm～5um；所述緩沖層為Zn(O,S)，厚度為10～50nm。本實用新型采用原子層沉積的CZTS，可以精確的控制元素配比及沉積速率，退火后形成大晶粒尺寸、晶界晶面缺陷少、致密的吸收層材料，因此能夠優(yōu)化薄膜電池的能帶匹配，提高電池效率。
【IPC分類】H01L31-0392
【公開號】CN204516782
【申請?zhí)枴緾N201520257511
【發(fā)明人】余冬冬, 楊春秀, 葉權(quán)華, 符政寬
【申請人】江蘇武進漢能光伏有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月24日