一种硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110416356A(43)申请公布日2019.11.05(21)申请号201910618812.5(22)申请日2019.07.10(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人尹行天文森阙文修(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人段俊涛(51)Int.Cl.H01L31/18(2006.01)H01L31/072(2012.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称一种硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法(57)摘要一种硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，配置一定质量比的二氧化锡水胶体分散液和氯化镉水溶液，在洁净的图案化ITO导电玻璃上，通过旋转涂布法依次旋涂制备二氧化锡电子传输层和氯化镉修饰层，烘干并热处理得到基片，将硒化锑粉体和基片放置在石英管中放入气氛炉，对腔体抽真空，加热保温，保温结束立刻打开气氛炉上盖，使腔体快速降温冷却至室温后，取出基片，完成薄膜沉积得到硒化锑薄膜，最后，通过真空热蒸发法在硒化锑薄膜表面蒸镀一层黄金作为电池电极，获得硒化锑薄膜太阳能电池。本发明的优点是：(1)以氯化镉溶液旋涂成膜作为修饰层，获得高效率的电池器件。(2)操作简单，薄膜制备过程用时少、效率高，对实验环境要求较低，且所制备的电池器件性能稳定。CN110416356ACN110416356A权利要求书1/2页1.一种硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，配置氧化锡水胶体分散液和氯化镉水溶液；步骤2，在洁净的图案化ITO导电玻璃上通过旋转涂布法依次旋涂氧化锡电子传输层和氯化镉修饰层，烘干、热处理，作为基片使用；步骤3，取硒化锑粉置于圆柱形开口石英坩埚中，将石英坩埚放置于刚玉方舟中央，将石英管置于双温区管式气氛炉上，再将所述刚玉方舟放置于石英管中气氛炉右温区中央位置，将所得基片固定在倾斜的石墨支架上，然后置于石英管的右端与硒化锑粉蒸发源一定距离处；步骤4，封闭石英管，并用真空泵在石英管腔体最右端对腔体抽真空，使气压降低；给气氛炉升温并保温一段时间，保温结束立刻打开气氛炉上盖，使腔体快速降温冷却至室温后，将基片取出，完成硒化锑薄膜沉积；步骤5，通过真空热蒸发的方法在硒化锑薄膜表面蒸镀一层黄金作为电池电极，获得硒化锑薄膜太阳能电池。2.根据权利要求1所述硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，取市售氧化锡凝胶分散液，与去离子水按照质量比1:1～1:5混合均匀，震荡、超声20min后，得到所配置的氧化锡凝胶分散液，按质量比0.05:5～0.5:5取氯化镉粉末和去离子水混合搅拌均匀得到所配置的氯化镉水溶液。3.根据权利要求1所述硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，图案化ITO导电玻璃的玻璃衬底面积为2×2cm2，通过旋转涂布法制备一层厚度50～60nm的氧化锡电子传输层，烘烤至干燥后，在氧化锡电子传输层上通过旋转涂布法制备一层厚度50～60nm的氯化镉修饰层，从而对薄膜进行修饰，烘烤至干燥，再在热板上热处理，随热板冷却至室温。4.根据权利要求3所述硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述氧化锡电子传输层的制备过程中，旋涂参数均速率2000～5000r，旋涂时间30s，旋涂所得薄膜置于100～180℃的热板上烘烤30min得到均匀光滑的氧化锡电子传输层薄膜；所述氯化镉修饰层的制备过程中，首先以800r/min的速率旋涂5s，接着静止3～5s，然后以2000～5000r/min的速率旋涂20s，旋涂所得薄膜置于80℃的热板上烘烤5min，再在400℃的热板上热处理6min后随热板冷却至室温，得到均匀光滑的氯化镉修饰层薄膜。5.根据权利要求1所述硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，硒化锑粉纯度≥99.99％，所述石英坩埚的直径1.5cm，高2.0cm，壁厚2.5mm，所述刚玉方舟长3cm，宽1.8cm。6.根据权利要求1或5所述硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述刚玉方舟距双温区管式气氛炉的非加热区域10cm，所述基片倾斜角度为40°，位于硒化锑粉右侧，与硒化锑粉蒸发源的距离为11～17cm。7.根据权利要求1所述硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，抽真空使气压降低到1.0～9.9Pa，在20～30℃下以5～25℃/min的升温速率给气氛炉升温至480～580℃后，保温1～10min。8.根据权利要求1所述硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，从开始升温到基片取出之前，腔体气压始终保持在确定数值，左右温区设置参数完全相同。2CN110416356A权利要求书2/