一種二硫化鉬疊層太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種二硫化鉬疊層太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池的結(jié)構(gòu)從上到下依次為：金屬電極1、二硫化鉬疊層2、透明導(dǎo)電襯底3。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于，一是利用不同厚度的二硫化鉬禁帶寬度不同，對(duì)太陽光譜的響應(yīng)范圍不同，通過將不同厚度的二硫化鉬薄膜堆疊構(gòu)成疊層太陽能電池，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽光全波段的充分吸收，以達(dá)到提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的；二是利用二硫化鉬同種材料構(gòu)成同質(zhì)PN結(jié)，減少PN結(jié)材料的晶格失配，減少缺陷態(tài)密度，從而減少載流子的復(fù)合，提高光電流，進(jìn)而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率；三是制備工藝簡單，大大降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】
一種二硫化鉬疊層太陽能電池
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于新能源領(lǐng)域，具體涉及一種二硫化鉬疊層太陽能電池的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境污染和能源危機(jī)問題逐漸成為全人類共同面臨的重大挑戰(zhàn)，開發(fā)新能源已成為世界各國學(xué)者研究的一個(gè)重要方向，而太陽能來源廣泛、對(duì)環(huán)境污染小，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。以晶體硅為原料的傳統(tǒng)太陽能電池一直占據(jù)著太陽能電池市場的主要地位，但其生產(chǎn)成本高，對(duì)環(huán)境污染大，且技術(shù)已很成熟，很難有大的突破。在這種情況下，研發(fā)低成本且高效的薄膜太陽能電池迫在眉睫，因此以銅銦鎵錫、碲化鎘等為材料制備的薄膜太陽能電池逐漸發(fā)展起來，并且技術(shù)也已比較成熟，但此類太陽能電池伴隨著重金屬及稀有元素的大量使用，不利于環(huán)境保護(hù)并且生產(chǎn)成本高，制約了其大規(guī)模的開發(fā)利用。因此研發(fā)性價(jià)比高且對(duì)環(huán)境污染小的太陽能電池，成為科研工作者的追求目標(biāo)。
[0003] 二硫化鉬作為直接帶隙半導(dǎo)體材料，具有良好的光學(xué)和電學(xué)特性，研究表明，單層二硫化鉬中的價(jià)帶電子能夠在不借助額外聲子的情況下，通過吸收能量大于帶隙寬度的光子直接從價(jià)帶躍迀到導(dǎo)帶，這種垂直躍迀方式有效地提高了光子的利用率。并且，二硫化鉬的能帶結(jié)構(gòu)可以通過控制其厚度來實(shí)現(xiàn)連續(xù)性調(diào)節(jié)，不同厚度的二硫化鉬具有不同的帶隙寬度，因而能夠吸收不同波段的太陽光。利用二硫化鉬的這個(gè)特點(diǎn)，我們可以設(shè)計(jì)不同厚度的二硫化鉬薄膜構(gòu)成疊層太陽能電池，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽光譜的充分吸收，從而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)太陽光譜全波段的充分吸收利用，以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，本實(shí)用新型提供一種二硫化鉬疊層太陽能電池，其結(jié)構(gòu)從上到下依次為:金屬電極、 二硫化鉬疊層、透明導(dǎo)電襯底。所述金屬電極是金屬銀電極或鋁電極;所述二硫化鉬疊層是由多個(gè)厚度不同的二硫化鉬子電池組成;所述二硫化鉬子電池是由P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜組成，且P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜的厚度是相同的。所述透明導(dǎo)電襯底是FT0透明導(dǎo)電玻璃或ΙΤ0透明導(dǎo)電玻璃或ΑΖ0透明導(dǎo)電玻璃或石墨烯。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，一是利用不同厚度的二硫化鉬禁帶寬度不同，對(duì)太陽光譜的響應(yīng)范圍不同，通過將不同厚度的二硫化鉬薄膜堆疊構(gòu)成多結(jié)疊層太陽能電池，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽光全波段的充分吸收，以達(dá)到提高太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的目的；二是利用二硫化鉬同種材料構(gòu)成同質(zhì) PN結(jié)，減少PN結(jié)材料的晶格失配，減少缺陷態(tài)密度，從而減少載流子的復(fù)合，提高光電流，進(jìn)而提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率;三是制備工藝簡單，大大降低生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0005] 附圖1為本實(shí)用新型的層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0006] 附圖2為實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]附圖1標(biāo)號(hào)說明如下:
[0008]I—金屬電極；
[0009]2—二硫化鉬疊層；
[0010]3—透明導(dǎo)電襯底。
[0011]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但本實(shí)用新型不局限于實(shí)施例中涉及的內(nèi)容。
[0012]實(shí)施例一
[0013]如附圖2所示，本實(shí)施例中的疊層太陽能電池結(jié)構(gòu)從上到下依次包括:金屬電極1、二硫化鉬疊層2、透明導(dǎo)電襯底3。所述的二硫化鉬疊層按圖2所示其包括:第一個(gè)二硫化鉬子電池4、第二個(gè)二硫化鉬子電池5。其中第一個(gè)二硫化鉬子電池4包括從上到下依次分布的厚度均為雙層的P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜，帶隙寬度約為1.65eV;第二個(gè)二硫化鉬子電池5包括從上到下依次分布的厚度均為單層的P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜，帶隙寬度約為1.8eV。
[0014]本實(shí)施例中所述二硫化鉬疊層太陽能電池具體制備方法如下:在FTO透明導(dǎo)電玻璃襯底3上，利用化學(xué)氣相沉積法依次沉積厚度均為雙層的N型二硫化鉬薄膜和P型二硫化鉬薄膜，得到第一個(gè)二硫化鉬子電池4，在第一個(gè)二硫化鉬子電池4上再次利用化學(xué)氣相沉積法依次沉積厚度均為單層的N型二硫化鉬薄膜和P型二硫化鉬薄膜，得到第二個(gè)二硫化鉬子電池5，最后在第二個(gè)二硫化鉬子電池5上絲網(wǎng)印刷金屬銀電極I，制得所述的二硫化鉬疊層太陽能電池。
[0015]實(shí)施例二
[0016]本實(shí)施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實(shí)施例一相似，不同點(diǎn)是所述二硫化鉬疊層太陽能電池的二硫化鉬疊層包括3個(gè)二硫化鉬子電池，所增加的二硫化鉬子電池包括從上到下依次分布的厚度均為三層的P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜，帶隙寬度約為1.35eV，且所述3個(gè)二硫化鉬子電池的厚度從上到下依次增加。
[0017]實(shí)施例三
[0018]本實(shí)施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實(shí)施例一相似，不同點(diǎn)是所述二硫化鉬疊層的制備方法采用磁控濺射法。
[0019]實(shí)施例四
[0020]本實(shí)施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實(shí)施例一相似，不同點(diǎn)是選用石墨烯作為透明導(dǎo)電襯底。
[0021 ]實(shí)施例五
[0022]本實(shí)施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實(shí)施例一相似，不同點(diǎn)是選用ITO透明導(dǎo)電玻璃作為透明導(dǎo)電襯底。
[0023]實(shí)施例六
[0024]本實(shí)施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實(shí)施例一相似，不同點(diǎn)是選用AZO透明導(dǎo)電玻璃作為透明導(dǎo)電襯底。
[0025]實(shí)施例七
[0026]本實(shí)施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實(shí)施例一相似，不同點(diǎn)是最后絲網(wǎng)印刷金屬鋁電極。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二硫化鉬疊層太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池的結(jié)構(gòu)從上到下依次為:金屬電極、厚度依次增加的二硫化鉬子電池疊層、透明導(dǎo)電襯底。所述二硫化鉬子電池是由P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜組成，且P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜的厚度是相同的。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK205488170SQ201620014508
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日
【發(fā)明人】羅云榮, 陳春玲, 陳慧敏, 周如意
【申請(qǐng)人】湖南師范大學(xué)