CN112837997A - 一种ZnCdS薄膜的制备方法及铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种ZnCdS薄膜的制备方法及铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法，属于太阳电池技术领域。本发明采用化学水浴沉积法制备ZnCdS薄膜，方法简单，且制备的ZnCdS薄膜均匀致密、无针孔出现。本发明通过化学水浴沉积法在CZTSSe吸收层表面沉积ZnCdS缓冲层，继而优化ZnCdS薄膜的带隙和能级结构，ZnCdS薄膜和CZTSSe吸收层薄膜形成有利于光生载流子分离和传输的spike型界面能级结构。同时，由于ZnCdS薄膜的带隙较大，有效降低了缓冲层对短波谱段可见光的无效光吸收，增加了CZTSSe太阳电池对太阳光的利用效率，从而使CZTSSe光伏器件的光电转换效率有了明显的提高。
Description
技术领域
本发明涉及太阳电池技术领域，尤其涉及一种ZnCdS薄膜的制备方法及铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法。
背景技术
铜锌锡硫硒(Cu2ZnSn(S,Se)4，简记为CZTSSe)是一种直接带隙的多元硫属化合物薄膜太阳电池材料。锌黄锡矿型的CZTSSe具有组成元素无毒且含量丰富、带隙与太阳光谱匹配以及光吸收系数大等优点，适合于大规模的商业化需求，被视为无机薄膜太阳电池最理想的光吸收层材料之一。
目前多数的CZTSSe光伏器件采用化学浴沉积的CdS做为缓冲层，CdS做为缓冲层的主要优势在于它优异的结构和光电性质。CdS是一种直接带隙的n型半导体材料，其带隙宽度为2.4eV，可以和p型CZTSSe形成高质量的p-n结。CdS插层于CZTSSe和ZnO电子传输层间，会形成级联导带偏移，大幅提升器件的开路电压(Voc)。同时，CdS做缓冲层可以有效防止磁控溅射ZnO窗口层时对吸收层表面的损伤。但是，用CdS作为缓冲层也存在以下的不足：(1)CdS的导带底比CZTS的导带底低约0.3eV，在CdS/CZTS界面形成cliff能级结构，增加了光生载流子在p-n结界面处的复合几率。(2)CdS的吸光范围在可见光区，势必会吸收一部分可见光，这种无效光吸收造成CZTSSe太阳电池短波谱段量子效率的损失。
ZnCdS薄膜的带隙随Zn掺杂浓度的变化可以在2.4～3.6eV之间连续可调，增大的带隙可以减少薄膜对短波谱段可见光的吸收，而且通过控制薄膜中Zn/Cd比例，可以有效调控其与CZTSSe吸收层薄膜之间的能带排列，形成有利于载流子传输的spike型界面能级结构。但是由于CdS和ZnS的溶度积差别较大，在Cd2+和Zn2+共同存在的情况下，会优先形成CdS，不利于用液相法制备ZnCdS薄膜。通过连续离子层吸附或电解液后处理的方法可以在溶液中制备得到ZnCdS薄膜，但是这种方法操作比较繁琐，而且在薄膜沉积过程中会造成反应溶液的污染，不适合工业上大规模制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种ZnCdS薄膜的制备方法及铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法，本发明采用化学水浴沉积法制备ZnCdS薄膜，工艺简单，且制备的薄膜质量高、覆盖均匀致密、无针孔。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种ZnCdS薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将可溶性镉盐、氨水和硫源依次溶于水中，得到混合溶液；
将基底置于所述混合溶液中，向所述混合溶液中滴加锌盐水溶液，进行化学水浴沉积，在基底的表面形成ZnCdS薄膜；所述混合溶液中Cd2+的浓度与滴加的锌盐水溶液中Zn2 +的浓度比为1：(20～75)；所述化学水浴沉积的温度为60～70℃。
优选的，所述锌盐水溶液中Zn2+的浓度为0.01mol/L；所述锌盐水溶液和混合溶液的体积比为2:23。
优选的，所述混合溶液中氨水的浓度为1.8mol/L，硫源的浓度为1.0mol/L。
优选的，所述可溶性镉盐包括硫酸镉；所述锌盐水溶液中的锌盐包括硫酸锌；所述硫源包括硫脲。
优选的，所述化学水浴沉积的时间为10～20min。
优选的，所述锌盐水溶液的滴加速度为4mL/min。
优选的，所述ZnCdS薄膜的厚度为60～70nm。
优选的，所述化学水浴沉积完成后，还包括将沉积有ZnCdS薄膜的基底分别用去离子水和无水乙醇依次进行冲洗，冲洗干净后烘干。
优选的，将基底置于所述混合溶液中的操作方法为：将基底垂直放置在聚四氟乙烯支架上，再将支架和基底一起放置于混合溶液中。
本发明提供了一种铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
用直流磁控溅射在钠钙玻璃表面沉积背电极Mo层；
在所述背电极Mo层表面沉积CZTSSe吸收层；
采用上述方案所述的制备方法在CZTSSe吸收层表面制备ZnCdS薄膜，作为缓冲层；
用射频磁控溅射在所述缓冲层表面制备本征ZnO层；
用射频磁控溅射在所述ZnO层表面沉积ITO窗口层；
用热蒸发在所述ITO窗口层上沉积Ag栅极，得到铜锌锡硫硒太阳电池。
本发明提供了一种ZnCdS薄膜的制备方法，包括以下步骤：将可溶性镉盐、氨水和硫源依次溶于水中，得到混合溶液；将基底置于所述混合溶液中，向所述混合溶液中滴加锌盐水溶液，进行化学水浴沉积，在基底的表面形成ZnCdS薄膜；所述混合溶液中Cd2+的浓度与滴加的锌盐水溶液中Zn2+的浓度比为1：(20～75)；所述化学水浴沉积的温度为60～70℃。本发明采用滴加的方式并通过控制混合溶液中Cd2+的浓度与滴加的锌盐水溶液中Zn2+的浓度比，使得Cd2+和Zn2+能够同时沉积，形成ZnCdS薄膜。
本发明采用化学水浴沉积，方法简单，且制备的ZnCdS薄膜均匀致密、无针孔出现。
本发明提供了一种铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法，采用化学水浴沉积法在CZTSSe吸收层表面沉积ZnCdS缓冲层，继而优化ZnCdS薄膜的带隙和能级结构，ZnCdS缓冲层和CZTSSe吸收层薄膜形成有利于光生载流子分离和传输的spike型界面能级结构。同时，由于ZnCdS薄膜的带隙较大，有效降低了缓冲层对短波谱段可见光的无效光吸收，增加了CZTSSe太阳电池对太阳光的利用效率，从而使CZTSSe光伏器件的光电转换效率有了明显的提高。
附图说明
图1为本发明铜锌锡硫硒太阳电池的结构示意图；
图2为实施例1制备的ZnCdS薄膜和对比例1制备的CdS薄膜的扫描电镜形貌图；
图3为实施例1制备的ZnCdS薄膜和对比例1制备的CdS薄膜的透光率图；
图4为由吸收光谱推导出的实施例1制备的ZnCdS薄膜和对比例1制备的CdS薄膜的带隙图；
图5为分别用实施例1制得的ZnCdS薄膜和对比例1制得的CdS薄膜为缓冲层组装的CZTSSe太阳电池的电流密度与电压关系曲线图；
图6为分别用实施例1制得的ZnCdS薄膜和对比例1制得的CdS薄膜为缓冲层组装的CZTSSe太阳电池的外量子效率图。
具体实施方式
本发明提供了一种ZnCdS薄膜的制备方法，包括以下步骤：
将可溶性镉盐、氨水和硫源依次溶于水中，得到混合溶液；
将基底置于所述混合溶液中，向所述混合溶液中滴加锌盐水溶液，进行化学水浴沉积，在基底的表面形成ZnCdS薄膜；所述混合溶液中Cd2+的浓度与滴加锌盐水溶液中Zn2+的浓度比为1：(20～75)；所述化学水浴沉积的温度为60～70℃。
在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。
本发明将可溶性镉盐、氨水和硫源依次溶于水中，得到混合溶液。
在本发明中，所述可溶性镉盐优选为硫酸镉；所述水优选为去离子水；所述硫源优选为硫脲。在本发明中，所述氨水既能作为络合剂稳定Cd2+，同时还可以控制硫脲的分解速度，使得溶液中S2-的浓度在合适范围。
将可溶性镉盐、氨水和硫源溶于水中之前，本发明优选还包括将水在30℃搅拌5min除去水中的气泡。在本发明中，所述搅拌的转速优选为500r/min。本发明提前将水中的气泡去除，有利于得到致密的ZnCdS薄膜。
在本发明中，将可溶性镉盐、氨水和硫源依次溶于水中过程优选为：向水中加入可溶性镉盐，搅拌待可溶性镉盐完全溶解后加入氨水，搅拌5min后，接着加入硫源继续搅拌，待硫源完全溶解，得到混合溶液。本发明先加可溶性镉盐和氨水，最后再加入硫源，可以确保形成稳定的Cd2+的络合溶液。
在本发明中，所述混合溶液中氨水的浓度优选为1.8mol/L，硫源的浓度优选为1.0mol/L。在本发明中，所述可溶性镉盐的浓度根据后续锌盐水溶液中Zn2+的浓度确定。在本发明中，所述混合溶液中Cd2+的浓度与滴加锌盐水溶液中Zn2+的浓度比为1：(20～75)，优选为1：(30～65)，进一步优选为1：(40～55)。
得到混合溶液后，本发明将基底置于所述混合溶液中，向所述混合溶液中滴加锌盐水溶液，进行化学水浴沉积，在基底的表面形成ZnCdS薄膜。
本发明对所述基底没有任何特殊的限定，本领域熟知的基底均可。在本发明中，当所述ZnCdS薄膜用作铜锌锡硫硒太阳电池的缓冲层时，所述基底为沉积有CZTSSe吸收层薄膜的基底。
本发明优选将基底垂直放置在聚四氟乙烯支架上，再将支架和基底一起放置于混合溶液中，随后将支架、基底和混合溶液整体置于事先加热的水浴锅中，向所述混合溶液中滴加锌盐水溶液，进行化学水浴沉积。
在本发明中，所述锌盐水溶液中的锌盐优选包括硫酸锌。在本发明中，所述锌盐水溶液优选由锌盐溶于去离子水得到。在本发明中，所述锌盐水溶液中Zn2+的浓度优选为0.01mol/L。在本发明中，所述锌盐水溶液和混合溶液的体积比优选为2:23。
在本发明中，所述锌盐水溶液的滴加速度优选为4mL/min。本发明优选采用恒压滴液漏斗进行滴加。
在本发明中，所述化学水浴沉积的温度为60～70℃，优选为63～68℃，更优选为64～66℃。在本发明中，所述化学水浴沉积的时间优选为10～20min，更优选为14～18min。在本发明中，所述化学水浴沉积的时间从锌盐水溶液滴加完毕开始计时。
本发明在所述化学水浴沉积过程中，通过控制Cd2+的浓度与Zn2+的浓度比值并采用滴加的方式加入锌盐水溶液，使得Cd2+与Zn2+同时发生沉积，在基底的表面形成ZnCdS薄膜。
完成所述化学水浴沉积后，本发明优选还包括将沉积有ZnCdS薄膜的基底分别用去离子水和无水乙醇依次进行冲洗，冲洗干净后烘干。在本发明中，所述烘干优选在烘箱中进行，所述烘干的温度优选为60℃，所述烘干的时间优选为5min。
本发明提供了一种铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法，包括以下步骤：
用直流磁控溅射在钠钙玻璃表面沉积背电极Mo层；
在所述背电极Mo层表面沉积CZTSSe吸收层；
采用上述方案所述的制备方法在CZTSSe吸收层表面制备ZnCdS薄膜，作为缓冲层；
用射频磁控溅射在所述缓冲层表面制备本征ZnO层；
用射频磁控溅射在所述ZnO层表面沉积ITO窗口层；
用热蒸发在所述ITO窗口层上沉积Ag栅极，得到铜锌锡硫硒太阳电池。
本发明用直流磁控溅射在钠钙玻璃表面沉积背电极Mo层。
本发明对所述钠钙玻璃没有任何特殊的限定，本领域熟知的制备太阳电池的钠钙玻璃均可。沉积背电极Mo层前，本发明优选先对钠钙玻璃进行清洗，然后将清洗后的钠钙玻璃置于真空干燥箱中烘干备用。在本发明中，所述清洗优选为依次用洗洁精、去离子水、丙酮、无水乙醇和异丙醇各超声清洗30min。本发明对所述沉积背电极Mo层的条件没有特殊要求，采用本领域熟知的沉积条件即可。本发明对所述背电极Mo层的厚度没有任何特殊要求，本领域熟知的厚度均可。在本发明的实施例中，所述背电极Mo层的厚度为800nm。在本发明的实施例中，具体是采用直流磁控溅射法在钠钙玻璃表面沉积背电极Mo层，分两层沉积；第一层Mo薄膜的厚度为300nm，Ar气流量为7mTorr，溅射功率为100watts；第二层Mo薄膜厚度为500nm，Ar气流量为3mTorr，溅射功率为170watts。
形成背电极Mo层后，本发明在所述背电极Mo层表面沉积CZTSSe吸收层。本发明对所述CZTSSe吸收层的沉积过程没有特殊要求，采用本领域熟知的沉积过程即可。在本发明的实施例中，具体是将铜粉(1.1mmol)、锌粉(0.75mmol)、Sn粉(0.72mmol)、S粉(2.7mmol)和Se粉(0.3mmol)溶解到5.5mL 1,2-乙二胺和0.62mL 1,2-乙二硫醇的混合溶液中，在55℃下搅拌75min；随后加入1.1mL稳定剂(乙醇胺、巯基乙酸、乙二醇甲醚体积比1:1:2)，继续搅拌45min，得到稳定透明的黄色CZTSSe前驱体溶液；将所述前驱体溶液在手套箱内旋转涂覆到背电极Mo层上，在热台上以310℃快速热退火2min；经过7次旋涂和退火过程，得到厚度为1.6μm的CZTSSe前驱体薄膜；随后再将CZTSSe前驱体薄膜置于放有硒颗粒的石墨盒中，在快速升温炉中550℃退火15min，自然冷却后取出，即得CZTSSe吸收层。
得到CZTSSe吸收层后，本发明采用上述方案所述的制备方法在CZTSSe吸收层表面制备ZnCdS薄膜，作为缓冲层。
在本发明中，所述缓冲层的厚度优选为60～70nm，更优选为62～68nm，进一步优选为64～66nm。本发明通过调整混合溶液中Cd2+的浓度与滴加锌盐水溶液中Zn2+的浓度比，可以调控缓冲层中Zn/Cd比，继而优化ZnCdS薄膜的带隙和能级结构，和CZTSSe吸收层薄膜形成有利于光生载流子分离和传输的spike型界面能级结构。在本发明中，所述混合溶液中Cd2+的浓度与滴加锌盐水溶液中Zn2+的浓度比为1：(20～75)，优选为1：(30～65)，更优选为1：(40～55)。
得到缓冲层后，本发明用射频磁控溅射在所述缓冲层表面制备本征ZnO层。
本发明对所述本征ZnO层的制备过程没有特殊要求，采用本领域熟知的制备过程即可。本发明对所述本征ZnO层的厚度没有特殊要求，采用本领域熟知的厚度即可。在本发明的实施例中，所述本征ZnO层的厚度为50nm。
得到本征ZnO层后，本发明用射频磁控溅射在所述ZnO层表面沉积ITO窗口层。本发明对所述ITO窗口层的沉积过程没有特殊要求，采用本领域熟知的沉积过程即可。本发明对所述ITO窗口层的厚度没有特殊要求，本领域熟知的厚度均可。在本发明的实施例中，所述ITO窗口层的厚度为250nm。
得到ITO窗口层后，本发明用热蒸发在所述ITO窗口层上沉积Ag栅极，得到铜锌锡硫硒太阳电池。本发明对所述Ag栅极的沉积过程没有特殊要求，采用本领域熟知的沉积过程即可。本发明对所述Ag栅极的厚度没有特殊要求，采用本领域熟知的厚度即可。在本发明的实施例中，所述Ag栅极的厚度为200nm。
下面结合图1对本发明的铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法进行说明。如图1所示，本发明用直流磁控溅射在钠钙玻璃表面沉积背电极Mo层；在所述背电极Mo层表面沉积CZTSSe吸收层；采用上述方案所述的制备方法在CZTSSe吸收层表面制备ZnCdS薄膜，作为缓冲层；用射频磁控溅射在所述缓冲层表面制备本征ZnO层；用射频磁控溅射在所述ZnO层表面沉积ITO窗口层；用热蒸发在所述ITO窗口层上沉积Ag栅极，得到铜锌锡硫硒太阳电池。
下面结合实施例对本发明提供的ZnCdS薄膜的制备方法及铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
CZTSSe太阳电池的制备步骤如下：
步骤一、在清洁的钠钙玻璃上用直流磁控溅射沉积800nm的背电极Mo层，分两层沉积，第一层Mo薄膜的厚度为300nm，Ar气流量为7mTorr，溅射功率为100watts；第二层Mo薄膜厚度为500nm，Ar气流量为3mTorr，溅射功率为170watts；
步骤二、在背电极Mo层上沉积CZTSSe吸收层：将铜粉(1.1mmol)、锌粉(0.75mmol)、Sn粉(0.72mmol)、S粉(2.7mmol)和Se粉(0.3mmol)溶解到5.5mL 1,2-乙二胺和0.62mL 1,2-乙二硫醇的混合溶液中，在55℃下搅拌75min；随后加入1.1mL稳定剂(乙醇胺，巯基乙酸，乙二醇甲醚体积比1:1:2)，继续搅拌45min，得到稳定透明的黄色CZTSSe前驱体溶液；将CZTSSe前驱体溶液在手套箱内旋转涂覆到步骤一的基底上，在热台上以310℃快速热退火2min；经过7次旋涂和退火过程，得到厚度为1.6μm的CZTSSe前驱体薄膜；随后再将前驱体薄膜置于放有硒颗粒的石墨盒中，在快速升温炉中550℃退火15min，自然冷却后取出基底即得CZTSSe吸收层；
步骤三、利用化学水浴沉积法在CZTSSe吸收层表面沉积ZnCdS缓冲层；具体过程为：
(1)量取20mL的去离子水倒入烧杯，称量0.7189g的硫酸锌加入烧杯中，搅拌至全部溶解，得到Zn2+浓度为0.01mol/L的溶液；
(2)量取230mL的去离子水倒入另一烧杯，在加热套中以30℃、500r/min搅拌5min除去水中的气泡；
(3)加入0.00855g硫酸镉于步骤(2)的烧杯中，继续搅拌5min让其完全溶解；
(4)在步骤(3)溶液中加入18mL的氨水，搅拌5min后，接着加入1.903g硫脲并继续搅拌7min至其全部溶解；
(5)将沉积有CZTSSe吸收层薄膜的基底垂直放在聚四氟乙烯支架上，再把基底和支架一起放入步骤(4)配置的溶液中，随后整体置于事先加热到68℃水浴锅中；
(6)在步骤(5)完成的同时，将20mL的硫酸锌溶液加入恒压漏斗并以4mL/min的速度滴加至水热反应的烧杯中c[Cd]:c[Zn]＝1:75，大约5min的时间滴完，然后再反应12min后及时取出基底；
(7)分别用去离子水、无水乙醇等依次冲洗基底，冲洗干净后放入60℃的烘箱中烘干约5min后即完成ZnCdS薄膜的制备沉积。
步骤四、分别用射频磁控溅射在mL缓冲层上面制备50nm的本征ZnO和250nm的ITO窗口层；
步骤五、用热蒸发在ITO层上沉积200nm的Ag栅极。
以下通过上述步骤三中不同缓冲层的实例进行具体比较。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，基于传统的CdS薄膜作为CZTSSe太阳电池的缓冲层。缓冲层的制备过程如下：
(1)量取230mL的去离子水倒入烧杯，在加热套中以30℃、500r/min搅拌5min除去水中的气泡；
(2)称取0.0768g的硫酸镉加入上述烧杯中，搅拌5min使硫酸镉充分溶解；
(3)在步骤(2)溶液中加入12.5mL的氨水，搅拌5min，接着加入0.11g硫脲并继续搅拌7min至其全部溶解；
(4)将沉积有CZTSSe吸收层薄膜的基底垂直放在聚四氯乙烯支架上，再把基底和支架一起放入步骤三配置的溶液中，随后整体置于事先加热到65℃水浴锅中进行化学水浴沉积；
(5)观察基底的颜色至蓝紫色后将其取出，整个化学水浴沉积过程约15min；
(6)分别用去离子水、无水乙醇等依次冲洗基底，冲洗干净后放入60℃的烘箱中烘干约5min后即完成CdS薄膜的制备沉积。
图2是实施例1制备的ZnCdS薄膜和对比例1制备的CdS薄膜的扫描电镜形貌图，其中，(a)为对比例1制备的CdS薄膜，(b)为实施例1制备的ZnCdS薄膜。从图2可以看出，实施例1采用化学水浴沉积法可以制备出既薄又平整致密的缓冲层薄膜。图3是实施例1制备的ZnCdS薄膜和对比例1制备的CdS薄膜的透光率图。通过图3对比可以看出，ZnCdS薄膜在可见光区具有更高的透光率，特别是在可见光区的短波谱段。图4是由吸收光谱推导出的实施例1制备的ZnCdS薄膜和对比例1制备的CdS薄膜的带隙图，用实施例1制备的ZnCdS薄膜的带隙是2.87eV，对比例1制备的CdS薄膜的带隙是2.41eV。ZnCdS薄膜的带隙值明显增大，减少了对短波谱段太阳光的吸收。
图5是分别用实施例1制得的ZnCdS薄膜和对比例1制得的CdS薄膜为缓冲层组装的CZTSSe太阳电池的电流密度与电压关系曲线图。从中可以看出，实施例1以ZnCdS薄膜为缓冲层的CZTSSe太阳电池开路电压(Voc)和短路电流密度(Jsc)明显提高，电池的整体光电转换效率与对比例有很大提升。图6是分别用实施例1制得的ZnCdS薄膜和对比例1制得的CdS薄膜为缓冲层组装的CZTSSe太阳电池的外量子效率图。由图6可知，由于采用ZnCdS薄膜作为缓冲层有更高的透光率，实施例1组装的光伏器件有更高的外量子转换效率，特别是在可见光区的短波谱段由于缓冲层吸收引起的光损失的减少，电池在此谱段的量子效率明显增加。
实施例2
与实施例1的不同之处仅在于，基于c[Cd]:c[Zn]＝1:20制备ZnCdS缓冲层薄膜，具体的硫酸镉的质量改为0.03207g。
实施例3
与实施例1的不同之处仅在于，基于c[Cd]:c[Zn]＝1:50制备ZnCdS缓冲层薄膜，具体的硫酸镉的质量改为0.01283g。
对比例2
与实施例1的不同之处仅在于，基于c[Cd]:c[Zn]＝1:100制备ZnCdS缓冲层薄膜，具体的硫酸镉的质量改为0.00642g。
下述表1为实施例1～4与对比例1组装的CZTSSe太阳电池各性能参数对比。
表1实施例1～4与对比例1制备的CZTSSe太阳电池的各性能参数对比
从表1可以看出，用本发明中方法制备ZnCdS薄膜取代CZTSSe太阳电池的CdS缓冲层后，电池的短路电流密度和开路电压有不同程度的提高，从而使CZTSSe太阳电池的光电转换效率从对比例的9.83％提高到最佳的10.89％(实施例1)。但是，如果水浴沉积ZnCdS薄膜溶液中Zn/Cd浓度比过大(对比例2)，则会造成CZTSSe太阳电池性能的下降。本发明通过控制反应溶液中Zn2+和Cd2+的浓度，可以用化学水浴沉积工艺制备性能优异的ZnCdS薄膜，用其作为CZTSSe太阳电池的缓冲层，可以显著提高CZTSSe光伏器件的性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种ZnCdS薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将可溶性镉盐、氨水和硫源依次溶于水中，得到混合溶液；
将基底置于所述混合溶液中，向所述混合溶液中滴加锌盐水溶液，进行化学水浴沉积，在基底的表面形成ZnCdS薄膜；所述混合溶液中Cd2+的浓度与滴加的锌盐水溶液中Zn2+的浓度比为1：(20～75)；所述化学水浴沉积的温度为60～70℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锌盐水溶液中Zn2+的浓度为0.01mol/L；所述锌盐水溶液和混合溶液的体积比为2:23。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶液中氨水的浓度为1.8mol/L，硫源的浓度为1.0mol/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性镉盐包括硫酸镉；所述锌盐水溶液中的锌盐包括硫酸锌；所述硫源包括硫脲。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述化学水浴沉积的时间为10～20min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述锌盐水溶液的滴加速度为4mL/min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述ZnCdS薄膜的厚度为60～70nm。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述化学水浴沉积完成后，还包括将沉积有ZnCdS薄膜的基底分别用去离子水和无水乙醇依次进行冲洗，冲洗干净后烘干。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将基底置于所述混合溶液中的操作方法为：将基底垂直放置在聚四氟乙烯支架上，再将支架和基底一起放置于混合溶液中。
10.一种铜锌锡硫硒太阳电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
用直流磁控溅射在钠钙玻璃表面沉积背电极Mo层；
在所述背电极Mo层表面沉积CZTSSe吸收层；
采用权利要求1～9任一项所述的制备方法在CZTSSe吸收层表面制备ZnCdS薄膜，作为缓冲层；
用射频磁控溅射在所述缓冲层表面制备本征ZnO层；
用射频磁控溅射在所述ZnO层表面沉积ITO窗口层；
用热蒸发在所述ITO窗口层上沉积Ag栅极，得到铜锌锡硫硒太阳电池。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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