具有夹层SnS薄膜吸收层的叠层太阳能电池及其制备方法.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CN113851547A(43)申请公布日2021.12.28(21)申请号202110374609.5(22)申请日2021.03.30(71)申请人文华学院地址430074湖北省武汉市东湖高新技术开发区文华园路8号文华学院(72)发明人程莉莉(51)Int.Cl.H01L31/0352(2006.01)H01L31/032(2006.01)H01L31/0687(2012.01)H01L31/18(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称具有夹层SnS薄膜吸收层的叠层太阳能电池及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种具有夹层硫化亚锡薄膜吸收层的叠层太阳能电池及其制备方法。该太阳能电池依次包括透明导电基底层、n‑(SnS2)层或n‑SnS2(TiO2)层、夹层SnS吸收层以及背电极层，其中的夹层SnS吸收层为p‑SnS(N)/p‑SnS/p‑SnS(N)夹层结构，该夹层结构是在PECVD法进行SnS薄膜制备过程中进行N元素的掺杂。在吸收层结构中加入的N掺杂SnS薄膜，其可以作为SnS2/SnS2(TiO2)层与p‑SnS薄膜之间以及与背电极之间的过渡层，能够降低层间电阻，提高光电转换效率。同时，过渡层结构能够为增加SnS吸收层制备厚度以进一步提高电池的光电转换效率提供可能，且该掺杂工艺在SnS薄膜制备过程中同时进行，没有增加额外的工艺步骤。CN113851547ACN113851547A权利要求书1/1页1.一种具有夹层硫化亚锡薄膜吸收层的叠层太阳能电池，其特征在于，包括依次层叠制备的透明导电基底层、n‑(SnS2)层或n‑SnS2(TiO2)层、夹层SnS吸收层以及背电极层，其中的夹层SnS吸收层为p‑SnS(N)/p‑SnS/p‑SnS(N)夹层结构，其中的n‑SnS2(TiO2)层表示在n‑SnS2表面修饰TiO2层；p‑SnS(N)表示氮掺杂p‑SnS薄膜。2.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其中的p‑SnS(N)/p‑SnS/p‑SnS(N)夹层结构的p‑SnS(N)的厚度为100‑600nm。3.根据权利要求1所述的叠层太阳能电池，其中的n‑(SnS2)层或n‑SnS2(TiO2)层的厚度与p‑SnS(N)/p‑SnS/p‑SnS(N)夹层结构需进行相互匹配调节。4.一种制备如权利要求1‑3中任一项所述的具有夹层硫化亚锡薄膜吸收层的叠层太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在衬底上制备透明导电基底层或直接购买透明导电基底层，并进行清洗；(2)在透明导电基底层上制备n‑(SnS2)层或n‑SnS2(TiO2)层并进行相应的热处理步骤；(3)在步骤(2)中获得薄膜的基础上进行夹层硫化亚锡薄膜p‑SnS(N)/p‑SnS/p‑SnS(N)的制备并进行相应的热处理步骤；(4)在步骤(3)制备获得的叠层薄膜的基础上制备背电极结构，得到具有夹层硫化亚锡薄膜吸收层的叠层太阳能电池。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中步骤(2)所述的n‑(SnS2)层可采用PECVD法或者通过凝胶溶胶法旋涂制备；n‑SnS2(TiO2)层中的TiO2通过溶胶凝胶法制备后将其旋涂在n‑SnS2涂层表面。6.根据权利要求4中所述的制备方法，其中步骤(3)中的夹层硫化亚锡薄膜结构为p‑SnS(N)/p‑SnS/p‑SnS(N)夹层结构，其是在采用PECVD法制备SnS薄膜的开始和结束过程中分别通入氮气，进而获得该夹层结构。7.根据权利要求4中所述的制备方法，其中步骤(3)中的夹层硫化亚锡薄膜结构中的p‑SnS(N)薄膜的厚度为100‑600nm，其可根据具体的通入氮气的总量或通入氮气的时间进行控制。8.根据权利要求4所述的制备方法，其中的步骤(4)中的背电极层为涂覆银电极或磁控溅射沉积银膜。9.根据权利要求4所述的制备方法，其中的热处理条件根据具体的薄膜材料进行选择，热处理环境为真空状态，真空度为10‑5Pa。2CN113851547A说明书1/4页具有夹层SnS薄膜吸收层的叠层太阳能电池及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种吸收层具有夹层硫化亚锡薄膜太阳能电池及其制备方法，属于光伏技术领域。背景技术[0002]锡硫化合物作为无毒且低成本的IV‑VI半导体成员，长期以来一直是研究热点，其在光学、物理和电性能方面具有优异的性能，其中锡硫化合物中性能比较突出的是SnS和SnS2。[0003]SnS通常情况下为P型半导体，但当化合物中的锡元素富余时，其导电类型将由p型转化为n型。通过掺杂不同物质也可以改变其导电类型和导电能力。其光学带隙接近于太阳能电池的最佳禁带宽度1.5eV，与太阳辐射中的可见光有很好的光谱匹配。吸收系数α＞10