CN104952977A - 一种无机薄膜太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无机薄膜太阳能电池的制备方法，所述制备方法具体如下：制备碲化镉薄膜：制备碲的前驱体和镉前驱体中，在110℃下回流进行配体置换得到碲化镉纳米晶体溶液,在ITO 玻璃上旋涂得到碲化镉薄膜；制备碲锌镉薄膜：采用近空间升华法，在近空间升华炉中进行薄膜生长，制成碲锌镉薄膜；制备氧化锌薄膜：制备氧化锌纳米晶体溶液，在ITO玻璃上旋涂得到氧化锌薄膜；采用热蒸发的方法蒸镀铝电极，得到无机薄膜太阳电池。本发明的优点在于：太阳能电池转换效率高；碲化镉薄膜和碲锌镉薄膜表面形貌和结构优良。
Description
技术领域
本发明涉及一种无机薄膜太阳能电池的制备方法，属于新能源领域。
背景技术
随着当今世界人口和经济的增长、能源资源的日益匮乏、环境的日益恶化以及人们对电能的需求量越来越大，太阳能的开发和利用已经在全球范围内掀起了热潮，这非常有利于生态环境的可持续发展，因此世界全国竞相投资研究开发太阳能电池，因此薄膜太阳能电池就不断深入到人们的研究中。
但是，目前人们研究薄膜太阳能电池主要针对有机薄膜太阳能电池，对无机太阳能薄膜电池的研究较少，现已有的无机薄膜太阳能电池采用的是通过热分解法制成得碲化镉薄膜和硫化镉薄膜，太阳能电池的转换效率低。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种转换效率高的无机薄膜太阳能电池的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种无机薄膜太阳能电池的制备方法，其创新点在于：所述制备方法具体如下：
（1）制备碲化镉薄膜：将氧化镉、油酸及三辛基氧化膦按1:6:5的比例混合，加热至澄清透明形成镉的前驱体，将三辛基膦及碲粉按5:1的比例混合制成碲的前驱体，将碲前驱体迅速注入镉前驱体中，在260℃的温度下反应5min，得到碲化镉纳米晶体，然后进行洗涤，加入一定量氮苯在110℃下回流进行配体置换得到溶液,在ITO 玻璃上旋涂得到碲化镉薄膜；
（2）制备碲锌镉薄膜：采用近空间升华法，在衬底上制备碲锌镉薄膜，采用的源为 ，源与衬底之间保持一定距离，然后将设备放入近空间升华炉中，调节源温度和衬底温度，进行薄膜生长，制成碲锌镉薄膜；
（3）制备氧化锌薄膜：将氢氧化钾的甲醇溶液逐滴加入至 60℃的乙酸锌的甲醇溶液中，在不断搅拌下维持60℃反应生成氧化锌纳米颗粒，然后用甲醇洗涤后分散在正丁醇中，得到氧化锌纳米晶体溶液，在ITO 玻璃上旋涂得到氧化锌薄膜；
（4）采用热蒸发的方法蒸镀铝电极，得到无机薄膜太阳电池。
进一步的，所述步骤（2）中源于衬底的距离为20mm～30mm。
进一步的，所述步骤（2）中源温度和衬底温度分别设置为640℃和550℃。
进一步的，所述步骤（2）中薄膜生长时间设置为70min。
进一步的，所述步骤（2）中生长制成得制成碲锌镉薄膜进行退火处理。
进一步的，所述步骤（2）中所述的衬底采用蓝宝石晶体。
进一步的，所述步骤（1）和步骤（3）中所述的ITO 玻璃上涂有PEDOT/PSS。
本发明的优点在于：
（1）本发明采用通过近空间升华法制备的碲锌镉薄膜制造太阳能电池，太阳能电池转换效率高；
（2）本发明在制备碲锌镉薄膜时，源和衬底的距离、温度及薄膜生长时间控制良好，有效保证制备的碲锌镉薄膜的品质；
（3）本发明在制备完碲锌镉薄膜后，对其进行退火改性，保证碲锌镉薄膜表面形貌和结构优良；
（4）本发明在制备碲锌镉薄膜时采用的衬底为蓝宝石晶体，具有良好的光电和机械性能。
（5）本发明在制备碲化镉薄膜和氧化锌薄膜时，所用的ITO 玻璃上涂有PEDOT/PSS，具有好的环境稳定性，并且在掺杂状态下呈透明状。
具体实施方式
本发明公开了一种无机薄膜太阳能电池的制备方法，所述制备方法具体如下：
（1）制备碲化镉薄膜：将氧化镉、油酸及三辛基氧化膦按1:6:5的比例混合，加热至澄清透明形成镉的前驱体，将三辛基膦及碲粉按5:1的比例混合制成碲的前驱体，将碲前驱体迅速注入镉前驱体中，在260℃的温度下反应5min，得到碲化镉纳米晶体，然后进行洗涤，加入一定量氮苯在110℃下回流进行配体置换得到碲化镉纳米晶体溶液,在涂有PEDOT/PSS的ITO 玻璃上旋涂得到碲化镉薄膜；其中PEDOT/PSS为聚苯乙烯磺酸，为深蓝色液体，ITO玻璃为在钠钙基或硅硼基基片玻璃的基础上，镀上一层氧化铟锡膜加工而成的玻璃。
（2）制备碲锌镉薄膜：采用近空间升华法，在衬底上制备碲锌镉薄膜，采用的源为，为一种宽禁带化合物半导体晶体，衬底选用蓝宝石晶体，源与衬底之间保持20mm～30mm的距离，然后将设备放入近空间升华炉中，调节源温度和衬底温度，将源温度和衬底温度分别设置为640℃和550℃，然后薄膜生长70min，制成碲锌镉薄膜，将制成得薄膜进行退火处理；
（3）制备氧化锌薄膜：将氢氧化钾的甲醇溶液逐滴加入至 60℃的乙酸锌的甲醇溶液中，在不断搅拌下维持60℃反应生成氧化锌纳米颗粒，然后用甲醇洗涤后分散在正丁醇中，得到氧化锌纳米晶体溶液，在涂有PEDOT/PSS的ITO 玻璃上旋涂得到氧化锌薄膜；
（4）采用热蒸发的方法蒸镀铝电极，得到无机薄膜太阳电池。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种无机薄膜太阳能电池的制备方法，所述制备方法具体如下：
（1）制备碲化镉薄膜：将氧化镉、油酸及三辛基氧化膦按1:6:5的比例混合，加热至澄清透明形成镉的前驱体，将三辛基膦及碲粉按5:1的比例混合制成碲的前驱体，将碲前驱体迅速注入镉前驱体中，在260℃的温度下反应5min，得到碲化镉纳米晶体，然后进行洗涤，加入一定量氮苯在110℃下回流进行配体置换得到溶液,在ITO 玻璃上旋涂得到碲化镉薄膜；
（2）制备碲锌镉薄膜：采用近空间升华法，在衬底上制备碲锌镉薄膜，采用的源为，源与衬底之间保持一定距离，然后将设备放入近空间升华炉中，调节源温度和衬底温度，进行薄膜生长，制成碲锌镉薄膜；
（3）制备氧化锌薄膜：将氢氧化钾的甲醇溶液逐滴加入至 60℃的乙酸锌的甲醇溶液中，在不断搅拌下维持60℃反应生成氧化锌纳米颗粒，然后用甲醇洗涤后分散在正丁醇中，得到氧化锌纳米晶体溶液，在ITO 玻璃上旋涂得到氧化锌薄膜；
（4）采用热蒸发的方法蒸镀铝电极，得到无机薄膜太阳电池。
2.根据权利要求1所述的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中源于衬底的距离为20mm～30mm。
3.根据权利要求1所述的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中源温度和衬底温度分别设置为640℃和550℃。
4.根据权利要求1所述的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中薄膜生长时间设置为70min。
5.根据权利要求1所述的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中生长制成得制成碲锌镉薄膜进行退火处理。
6.根据权利要求1所述的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中所述的衬底采用蓝宝石晶体。
7.根据权利要求1所述的无机薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）和步骤（3）中所述的ITO 玻璃上涂有PEDOT/PSS。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150930 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |