一种新型硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法

摘要

本发明公开了一种新型硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法，其特征在于，所述太阳能电池的结构从上至下依次为：金属正面电极1、p型重掺杂黑磷烯薄膜2、p型硒化锑薄膜3、n型黑磷烯衬底4、金属背面电极5。本发明的优点在于不仅充分利用了硒化锑薄膜吸收系数和相对介电常数大，对自由电子或空穴的俘获能力低，有效降低了缺陷所引起的复合损失；而且利用了黑磷烯高电导率，高透光率以及非常高的漏电流调制率等特点，减少了太阳能电池的整体串联电阻，极大地增加了太阳能电池的光电流，提高了太阳能电池的光电转换效率。

权利要求

1.一种新型硒化锑薄膜太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的结构从上至下依次为：金属正面电极、p型重掺杂黑磷烯薄膜、p型硒化锑薄膜、n型黑磷烯衬底、金属背面电极。

2.一种如权利要求1所述的新型硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，将n型黑磷烯衬底采用超声波化学清洗，在其上利用超声喷雾法或肼溶液法或磁控溅射法沉积p型硒化锑薄膜，然后在p型硒化锑薄膜上利用化学气相沉积法或机械剥离法制备p型重掺杂黑磷烯薄膜，最后在p型重掺杂黑磷烯薄膜以及n型黑磷烯衬底上利用丝网印刷法或蒸镀法分别制备金属正面和背面电极，即制得所需要的新型硒化锑薄膜太阳能电池。

说明书

一种新型硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种新型硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法，属新能源领域。

背景技术

[0002] 硒化锑作为一种具有潜在应用前景的低毒、廉价、原材料储量丰富的新型光电转换材料，非常适合制作薄膜太阳能电池。硒化锑具有一系列优异的光电和材料性质，其禁带宽度为1.0~1.2eV，较接近太阳能电池的最佳禁带宽度；其属于直接带隙材料，对短波可见光的吸收系数大，仅需500nm薄膜就可以对入射太阳光进行充分吸收；且硒化锑相对介电常数较大，对自由电子或空穴的俘获能力低，能够有效降低缺陷所引起的复合损失；除此之外，硒化锑为简单二元化合物，在常温常压下只有正交一种相，因此在制备和生产中可以避免复杂的组分和杂相控制难题。若能制备出转换效率较高的硒化锑太阳能电池，无疑对能源的利用和环境保护方面起着重要的作用。近几年来，世界各国的研究人员已利用各种各样的方法来制备硒化锑薄膜及其器件。

[0003] 目前已有的硒化锑薄膜太阳能电池是以有机半导体和硒化锑作为光电转换层，且在阴极与光电转换层之间配置电子传输层，在光电转换层与电子传输层之间配置含有稀土元素和/或元素周期表第II族元素的薄膜层，其文献报道硒化锑薄膜太阳能电池的光电转换效率已达3.7%，而理论上硒化锑薄膜太阳能电池的光电转换效率可以达到30%以上，很明显硒化锑材料在薄膜太阳能电池应用领域还有巨大的发展潜力，人们急需寻找一种效率更高的硒化锑薄膜太阳能电池以推动太阳能电池领域的发展。

发明内容

[0004] 为了进一步提高硒化锑薄膜太阳能电池的光电转换效率，本发明提供了一种新型硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法，其特征在于，所述太阳能电池的结构从上至下依次为：金属正面电极、p型重掺杂黑磷烯薄膜、p型硒化锑薄膜、n型黑磷烯衬底、金属背面电极。所述金属正面和背面电极为金属银电极或铝电极；所述太阳能电池的制备过程包括以下步骤：首先，利用超声波化学清洗n型黑磷烯衬底，然后在其上利用超声喷雾法或肼溶液法或磁控溅射法沉积p型硒化锑薄膜，接着在p型硒化锑薄膜上利用化学气相沉积法或机械剥离法制备p型重掺杂黑磷烯薄膜，最后在p型重掺杂黑磷烯薄膜以及n型黑磷烯衬底上利用丝网印刷法或蒸镀法分别制备金属正面和背面电极以制得所需要的新型硒化锑薄膜太阳能电池。本发明的优点在于不仅充分利用了硒化锑这种材料吸收系数和相对介电常数大，对自由电子或空穴的俘获能力低，能够有效降低缺陷所引起的载流子复合损失；而且还利用了黑磷烯高电导率，高透光率以及非常高的漏电流调制率等特点，减少了太阳能电池的整体串联电阻，极大地增加了太阳能电池的光电流，提高了太阳能电池的光电转换效率。这种通过利用黑磷烯来传导电流极大地克服了传统导电材料的不足，为制备高效率硒化锑薄膜太阳能电池提供了新思路。

[0005] 附图说明：附图1是本发明提供的一种新型硒化锑薄膜太阳能电池的层结构示意图。

[0006] 附图标号说明：1—金属正面电极；
2—p型重掺杂黑磷烯薄膜；
3—p型硒化锑薄膜；
4—n型黑磷烯衬底；
5—金属背面电极。

具体实施方式

[0007] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明内容不仅限于实施例中涉及的内容。

[0008] 本发明按附图所示结构，它包括从上至下依次分布的金属正面电极1、p型重掺杂黑磷烯薄膜2、p型硒化锑薄膜3、n型黑磷烯衬底4、金属背面电极5。

[0009] 实施例1：一种新型硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，按照以下步骤操作：将n型黑磷烯衬底采用超声波化学清洗，在其上利用超声喷雾法沉积p型硒化锑薄膜，然后在p型硒化锑薄膜上利用化学气相沉积法制备p型重掺杂黑磷烯薄膜，最后在p型重掺杂黑磷烯薄膜以及n型黑磷烯衬底上利用丝网印刷法分别制备金属银电极，即制得所需要的新型硒化锑薄膜太阳能电池。

[0010] 实施例2：将n型黑磷烯衬底采用超声波化学清洗，在其上利用肼溶液法沉积p型硒化锑薄膜，然后在p型硒化锑薄膜上利用化学气相沉积法制备p型重掺杂黑磷烯薄膜，最后在p型重掺杂黑磷烯薄膜以及n型黑磷烯衬底上利用蒸镀法分别制备金属铝电极，即制得所需要的新型硒化锑薄膜太阳能电池。

[0011] 实施例3：将n型黑磷烯衬底采用超声波化学清洗，在其上利用磁控溅射法沉积p型硒化锑薄膜，然后在p型硒化锑薄膜上利用机械剥离法制备p型重掺杂黑磷烯薄膜，最后在p型重掺杂黑磷烯薄膜以及n型黑磷烯衬底上利用丝网印刷法分别制备金属铝电极，即制得所需要的新型硒化锑薄膜太阳能电池。

[0012] 实施例4：将n型黑磷烯衬底采用超声波化学清洗，在其上利用超声喷雾法沉积p型硒化锑薄膜，然后在p型硒化锑薄膜上利用机械剥离法制备p型重掺杂黑磷烯薄膜，最后在p型重掺杂黑磷烯薄膜以及n型黑磷烯衬底上利用蒸镀法分别制备金属银电极，即制得所需要的新型硒化锑薄膜太阳能电池。

[0013] 实施例5：将n型黑磷烯衬底采用超声波化学清洗，在其上利用肼溶液法沉积p型硒化锑薄膜，然后在p型硒化锑薄膜上利用机械剥离法制备p型重掺杂黑磷烯薄膜，最后在p型重掺杂黑磷烯薄膜以及n型黑磷烯衬底上利用丝网印刷法分别制备金属铝电极，即制得所需要的新型硒化锑薄膜太阳能电池。

[0014] 实施例6：将n型黑磷烯衬底采用超声波化学清洗，在其上利用磁控溅射法沉积p型硒化锑薄膜，然后在p型硒化锑薄膜上利用化学气相沉积法制备p型重掺杂黑磷烯薄膜，最后在p型重掺杂黑磷烯薄膜以及n型黑磷烯衬底上利用丝网印刷法分别制备金属银电极，即制得所需要的新型硒化锑薄膜太阳能电池。