CN114005903B - 具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池及其制备方法。该铜锌锡硫硒太阳能电池包括从下至上顺序堆叠的背电极、CZTSxSe1‑x(0≤x≤1)吸收层、缓冲层、窗口层和顶栅电极；还包括从下至上顺序设置在背电极和CZTSxSe1‑x吸收层之间的高功函数层和隔离层，高功函数层配置为诱导CZTSxSe1‑x吸收层的能带向上弯曲以形成背界面电场，隔离层配置为抑制高功函数层的材料在高温下与其他物质发生化学反应。在制备方法中，通过原位制备高功函数层和隔离层。本发明可实现光生载流子在背界面的有效分离，抑制背界面载流子非辐射复合，提高铜锌锡硫硒太阳能电池的开路电压。

Description

具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，特别是一种具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池及其制备方法。
背景技术
进入二十一世纪以来，能源需求呈指数上升，传统化石能源不可再生且造成愈来愈严重的环境污染，因此开发利用太阳能成为解决目前能源问题的重要方向。将太阳能转换为电能的太阳能电池是太阳能利用的重要方式。在众多太阳能电池中，薄膜太阳能电池能满足多场景应用需求，如光伏建筑一体化、柔性可穿戴设备等。铜锌锡硫硒(CZTSxSe1-x，0≤x≤1)材料因具有吸光能力强、组成元素无毒且储量丰富、带隙匹配等优势，成为极具发展潜力的薄膜光伏吸收层材料。经过近二十年的发展，CZTSSe太阳能电池的最高认证效率(Power Conversion Efficiency，简称PCE)已经达到13.0％。
但是，铜锌锡硫硒太阳能电池的效率仍未达到工业化光伏器件的水平(PCE＞20％)，特别是其开路电压(Open-Circuit Voltage，简称VOC)不及Shockley-Quiesser理论极限的60％，说明在材料体相和器件界面存在严重的载流子复合。在电池的Mo/CZTSxSe1-x背界面存在两个诱发载流子复合的因素，一个是在高温硒(硫)化过程中反应生成的杂相Cu2S(e)、ZnS(e)和SnS(e)，另一个是Mo电极的功函数(～4.8eV)低于CZTSSe的功函数(～5.1eV)，使得在背界面形成肖特基结，虽然其空穴势垒很小，对空穴输运的阻挡可忽略不计，但该界面不具有分离载流子的功能，容易使得在吸收层深处产生的光生载流子都在此处聚集而发生复合。因此，如何实现光生载流子在背界面的有效分离以减少背界面载流子复合，从而提高CZTSxSe1-x器件的开路电压是本领域亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池及其制备方法。
本发明的一个目的在于提供一种具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池，可实现光生载流子在背界面的有效分离，抑制背界面载流子非辐射复合，提高CZTSSe太阳能电池的开路电压。
本发明的又一个目的在于提供一种具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池的制备方法，通过原位制备引入高功函数层和隔离层，在获得高性能铜锌锡硫硒太阳能电池的同时，提高良品率并降低操作难度。
特别地，根据本发明的一方面，提供了一种具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池，包括从下至上顺序堆叠的背电极、CZTSxSe1-x(0≤x≤1)吸收层、缓冲层、窗口层和顶栅电极；其特征在于
所述太阳能电池还包括从下至上顺序设置在所述背电极和所述CZTSxSe1-x吸收层之间的高功函数层和隔离层，所述高功函数层配置为诱导所述CZTSxSe1-x吸收层的能带向上弯曲以形成背界面电场，所述隔离层配置为抑制所述高函数层的材料在高温下与其他物质发生化学反应。
可选地，所述高功函数层的材料包括高功函数的氧化物和贵金属中的一种或多种。
可选地，所述高功函数的氧化物包括氧化钼、氧化镍和氧化铜；
所述贵金属包括金、铂和钯。
可选地，所述隔离层的材料包括氧化铝、氧化硅和碳材料中的一种或多种。
可选地，所述碳材料包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和石墨。
可选地，所述高功函数层的厚度为50-200nm；和/或
所述隔离层的厚度为10-50nm。
可选地，所述背电极的材料包括钼；
所述缓冲层的材料包括硫化镉、硫化锌镉(Zn,Cd)S和氧化锌镁(Zn,Mg)O中的一种或多种；
所述窗口层为氧化锌/氧化铟锡双层结构或掺铝氧化锌AZO单层结构；
所述顶栅电极为镍/铝双层电极、铝电极或银电极。
根据本发明的另一方面，提供了一种前文任一项所述的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池的制备方法，包括从下至上顺序制备所述太阳能电池的背电极、高功函数层、隔离层、CZTSxSe1-x吸收层、缓冲层、窗口层和顶栅电极，其特征在于，所述高功函数层和所述隔离层通过原位制备。
可选地，所述高功函数层通过真空溅射法、真空蒸镀法、溶液法或电化学沉积法制备；和/或
所述隔离层通过真空溅射法、真空蒸镀法、溶液法或电化学沉积法制备。
可选地，所述CZTSxSe1-x吸收层通过溶液法、真空法、电化学沉积法或纳晶法制备。
本发明的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池中，通过引入高功函数层来诱导CZTSxSe1-x吸收层的背面能带向上弯曲，以形成背界面电场，从而促进空穴的输运同时阻挡电子，实现光生载流子在背界面的有效分离，抑制背界面载流子复合，提高器件开路电压；并通过引入隔离层，抑制后续制备吸收层的高温硫(硒)化过程中高功函数层的材料与CZTSxSe1-x或扩散到背界面的硫(硒)反应，从而有效保护高功函数层，进一步提升太阳能电池的填充因子。
本发明的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池的制备方法中，通过原位制备法引入高功函层和隔离层，在保证制备的铜锌锡硫硒太阳能电池性能优异的同时，工艺可靠性高，良品率高，操作难度低，重复性好。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为根据本发明一实施例的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池的结构示意图；
图2为根据本发明一实施例的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池的制备方法的流程示意图；
图3a为不具有高功函数层的铜锌锡硫硒太阳能电池的能带结构示意图；
图3b为根据本发明一实施例的具有高功函数层的铜锌锡硫硒太阳能电池的能带结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
针对上述问题，本发明实施例提出了一种具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池。
图1示出了根据本发明一实施例的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100的结构示意图。参见图1所示，本发明实施例提供的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100一般性地可包括从下至上顺序堆叠的背电极110、CZTSxSe1-x吸收层140、缓冲层150、窗口层160和顶栅电极170。特别地，太阳能电池100还包括从下至上顺序设置在背电极110和CZTSxSe1-x吸收层140之间的高功函数层120和隔离层130，高功函数层120配置为诱导CZTSxSe1-x吸收层140的能带向上弯曲以形成背界面电场，隔离层130配置为抑制高功函数层120的材料在高温下与其他物质发生化学反应。具体地，隔离层130配置为抑制高功函数层120的材料在制备CZTSxSe1-x吸收层140的硫(硒)化过程中的高温下与其他物质(具体为CZTSxSe1-x或扩散到背界面的硫和/或硒)反应。需要说明的是，本文提及的“上”和“下”方向以图1所示的方向为基准。
本发明实施例的铜锌锡硫硒太阳能电池100中，通过引入高功函数层120来诱导CZTSxSe1-x吸收层140的背面能带向上弯曲，以形成背界面电场，从而促进空穴的输运同时阻挡电子，实现光生载流子在背界面的有效分离，抑制背界面载流子复合，提高器件开路电压；并通过引入隔离层130，抑制后续制备吸收层140的高温硫(硒)化过程中高功函数层120的材料与CZTSxSe1-x或扩散到背界面的硫(硒)反应，从而有效保护高功函数层120，进一步提升太阳能电池100的填充因子。
在一些实施例中，高功函数层120的材料包括但不限于高功函数的氧化物和贵金属中的一种或多种。进一步地，高功函数的氧化物例如可以为氧化钼(MoO3)、氧化镍(NiO)、氧化铜(CuO)等。贵金属例如可以为金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)等。
在一个优选的实施例中，高功函数层120的材料可以是氧化钼或铂。
为保证隔离层130抑制高功函数层的材料在高温下与其他物质发生化学反应功能，在一些实施例中，隔离层130的材料可以是高温惰性材料，利用其高温下的惰性特性，起到有效的抑制高功函数层的材料在高温下与其他物质发生化学反应的作用。此处的高温可指不低于在制备CZTSxSe1-x吸收层140的硫(硒)化过程中的温度的温度。具体地，高温惰性材料可以包括但不限于氧化铝(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、碳材料等中的一种或多种。
进一步地，碳材料例如可以为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨等。
为了在形成背界面电场的同时尽量降低引入的高功函数层120和隔离层130对载流子输运的影响，本申请发明人还通过大量实验确定了高功函数层120和隔离层130的较优厚度。
在一些优选的实施例中，高功函数层120的厚度可选择在50-200nm范围之内，例如50nm、100nm、150nm、200nm等，更优选为大约100nm。如此厚度的高功函数层120可有效保证对CZTSxSe1-x吸收层140的能带弯曲的较佳诱导作用。
在一些优选的实施例中，隔离层130的厚度可选择在10-50nm范围之内，例如10nm、20nm、30nm、40nm、50nm等，更优选为大约20nm。通过将隔离层130的厚度设置在上述范围之内，使得隔离层130的厚度很薄，从而使载流子可以以隧穿的方式通过隔离层130，极大地降低了对载流子输运的影响，使对载流子输运的影响可忽略不计。
一般地，背电极110的材料可以采用钼，当然也可以采用其他适当的背电极材料，本发明对背电极110的材料不做具体限制。
类似地，缓冲层150、窗口层160和顶栅电极170也可以采用铜锌锡硫硒太阳能电池的常用材料，本发明对此不做具体限制。
在一些实施例中，缓冲层150的材料可以包括硫化镉、硫化锌镉((Zn,Cd)S)、氧化锌镁((Zn,Mg)O)等中的一种或多种。
在一些实施例中，窗口层160可以是双层结构，例如如图1所示的双层窗口层。具体地，窗口层160可以是氧化锌(ZnO)/氧化铟锡(ITO)双层结构。
在另一些实施例中，窗口层160可以是单层结构。具体地，窗口层160可以是掺铝氧化锌(AZO)单层结构。
在一些实施例中，顶栅电极170可以是双层电极，例如如图1所示的双层顶栅电极。具体地，双层顶栅电极可以是镍/铝双层电极。在另一些实施例中，顶栅电极170也可以是单层电极，具体地，例如铝电极或银电极等。
在一些实施例中，铜锌锡硫硒太阳能电池100还可以包括衬底180用于支撑前述的各层。衬底180可以采用绝缘衬底，例如钠钙玻璃衬底。
进一步地，基于同一技术构思，本发明实施例还提供了一种用于前述任意实施例或实施例组合所述的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100的制备方法。该制备方法主要包括从下至上顺序制备太阳能电池100的背电极110、高功函数层120、隔离层130、CZTSxSe1-x吸收层140、缓冲层150、窗口层160和顶栅电极170。特别地，高功函数层120和所述隔离层130通过原位制备。
本发明实施例的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100的制备方法中，通过原位制备法引入高功函数层120和隔离层130，在保证制备的铜锌锡硫硒太阳能电池性能优异的同时，工艺可靠性高，良品率高，操作难度低，重复性好。
在一些实施例中，高功函数层120可通过真空法(如真空溅射法、真空蒸镀法等)或非真空法(如溶液法或电化学沉积法等)原位制备。
类似地，隔离层130也可以通过真空法(如真空溅射法、真空蒸镀法等)或非真空法(如溶液法或电化学沉积法等)原位制备。
在一些实施例中，CZTSxSe1-x吸收层140可通过溶液法、真空法、电化学沉积法或纳晶法等制备。纳晶法包括先采用化学合成方法制备铜锌锡硫纳米胶体溶液，再通过旋涂、退火等方法，获得前驱薄膜，最后通过硒化或硫化获得CZTSxSe1-x吸收层。
下面通过一具体实施例详细介绍本发明的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100的制备方法。
图2示出了根据本发明一具体实施例的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100的制备方法的流程示意图。参见图2所示，该制备方法包括如下步骤：
步骤S1，在钠钙玻璃衬底180上溅射Mo背电极110。
在步骤S1中，依次用洗涤剂、去离子水、乙醇将钠钙玻璃衬底180洗净并用氮气吹干，采用直流磁控溅射法在清洁的钠钙玻璃衬底180上溅射1.2μm厚的Mo薄膜作为背电极110。在溅射过程中，腔室本底真空为4×10-4Pa，工作气压为0.2Pa，工作气氛为氩气，衬底加热温度为400℃，溅射时间为1小时。
步骤S2，制备高功函数层120。
在步骤S2中，采用磁控溅射制备50-200nm厚的NiO或MoO3薄膜作为高功函数层120。
步骤S3，制备隔离层130。
在步骤S3中，采用磁控溅射制备10-50nm厚的SiO2或Al2O3薄膜作为隔离层130。
步骤S4，制备吸收层前驱膜。
在步骤S4中，采用溶液旋涂法制备吸收层前驱膜。具体地，将乙酸铜、氯化锌、氯化亚锡和硫脲溶解于二甲基亚砜中，以配制元素比例为Cu/(Zn+Sn)＝1.12、Zn/Sn＝0.75的前驱溶液。在充满氮气的手套箱中将前驱溶液旋涂于制备好的样品上，旋涂转速为2000r/min，旋涂时间为40s，并在300℃的热台上退火2min。重复旋涂-退火操作7-8次得到1μm厚的吸收层前驱膜。
步骤S5，硒(硫)化形成CZTSxSe1-x薄膜。
在步骤S5中，将制备好的前驱膜和硒(硫)颗粒置于快速升温炉中，在氮气气流下进行550℃、15min的退火，以将前驱膜硒(硫)化形成CZTSxSe1-x吸收层140，吸收层140的厚度为1.2μm。本领域技术人员可以理解的是，通过控制硫脲的用量和硒或硫颗粒的用量，可以控制最终制得的吸收层薄膜中S与Se的比例。
步骤S6，制备CdS层。
在步骤S6中，采用化学水浴沉积法制备30nm厚CdS薄膜作为缓冲层150。
步骤S7，制备ZnO/ITO窗口层160。
在步骤S7中，采用磁控溅射依次制备40nm厚的本征ZnO(i-ZnO)薄膜和200nm厚的ITO薄膜作为窗口层160。
步骤S8，制备Ni/Al顶栅电极170。
在步骤S8中，结合掩膜版采用真空热蒸镀法依次制备20nm厚的Ni和2μm厚的Al作为顶栅电极170。
上面针对本发明的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100制备方法的具体实施方式进行了详细说明，但本发明不局限于此。各步骤的具体实施方式根据情况可以不同。例如，在一些实施方式中，吸收层前驱膜可以通过溅射Cu、Zn、Sn金属堆叠层制备。在一些实施方式中，可以对前驱膜进行硫化处理，此时，x＝1，制得的吸收层为铜锌锡硫(CZTS)薄膜。在一些实施方式中，缓冲层150可以是(Zn,Cd)S、(Zn,Mg)O等薄膜。在一些实施方式中，可以省略ZnO的制备。在一些实施方式中，窗口层160可以采用掺铝氧化锌(AZO)。
以上介绍了本发明的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100及其制备方法的多种实施方式，下面通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式。本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与效果。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
下面的实施例中，以铜锌锡硫硒太阳能电池为例加以说明。
实施例1至实施例6
这些实施例中通过以下步骤制备具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100：
(1)根据前述步骤S1所述的方法和工艺参数在钠钙玻璃衬底180上制备Mo背电极110。
(2)根据前述步骤S2制备高功函数层120，采用MoO3或NiO靶材，并通过控制溅射时间来调控高功函数层120厚度，具体工艺参数见表1。
(3)根据前述步骤S3采用磁控溅射法制备隔离层130，靶材为SiO2，工作气氛为纯氩气，衬底温度为400℃，溅射功率为165W，溅射时间为10min，薄膜厚度为12nm。
(4)根据前述步骤S4至S8在Mo背电极110、高功函数层120和隔离层130上依次制备CZTSxSe1-x吸收层140、缓冲层150、窗口层160及顶栅电极170，得到完整的太阳能电池100。
表1
对比例1
对比例1与前述实施例1至实施例6的区别仅在于在Mo背电极上直接制备CZTSxSe1-x吸收层，而没有在Mo背电极与CZTSxSe1-x吸收层之间制备高功函数层和隔离层。
对比例2
对比例2与前述实施例1至实施例6的区别仅在于在Mo背电极上直接制备隔离层，而没有在Mo背电极与隔离层之间制备高功函数层。
上述实施例和对比例所制备的器件的性能参数如表2所示。
表2
实施例7至实施例11
这些实施例中通过以下步骤制备具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100：
(1)根据前述步骤S1所述的方法和工艺参数在钠钙玻璃衬底180上制备Mo背电极110。
(2)根据前述步骤S2采用磁控溅射制备MoO3高功函数层120。溅射过程中工作气氛为体积比为1:3的氩氧混合气，工作气压为1.0Pa，衬底温度为400℃，溅射功率为100W，溅射时间为60min，获得的MoO3高功函数层120的厚度为105nm。
(3)根据前述步骤S3采用磁控溅射法制备隔离层130，采用SiO2或Al2O3靶材，并通过控制溅射时间来调控隔离层130厚度，具体工艺参数见表3。
(4)根据前述步骤S4至S8在Mo背电极110、高功函数层120和隔离层130上依次制备CZTSxSe1-x吸收层140、缓冲层150、窗口层160及顶栅电极170，得到完整的太阳能电池100。
表3
上述实施例7至实施例11制备的器件的性能参数如表4所示。
表4
实施例12至实施例20
这些实施例中通过以下步骤制备具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100：
(1)根据前述步骤S1所述方法和工艺参数在钠钙玻璃衬底180上制备Mo背电极110。
(2)根据前述步骤S2采用热蒸发法制备高功函数层120，采用Au或Pt或Pd材料，并通过控制蒸镀时间来调控高功函数层120厚度，具体工艺参数见表5。
(3)根据前述步骤S3采用磁控溅射法制备隔离层130，靶材为Al2O3，工作气氛为体积比为10:1的氩氧混合气，工作气压为0.2Pa，衬底温度为400℃，溅射功率为120W，溅射时间为24min，薄膜厚度为22nm。
(4)根据前述步骤S4至S8在Mo背电极110、高功函数层120和隔离层130上依次制备CZTSxSe1-x吸收层140、缓冲层150、窗口层160及顶栅电极170，得到完整的太阳能电池100。
表5
上述实施例12至实施例20制备的器件的性能参数如表6所示。
表6
从表1至表6中可以看出，本发明中在Mo背电极110与CZTSxSe1-x吸收层140之间引入高功函数层120(氧化物：MoO3、NiO，或贵金属：Au、Pt、Pd)和致密隔离层130(SiO2或Al2O3)可以有效地提高铜锌锡硫硒太阳能电池100的器件性能。一方面，引入高功函数层120显著地提升了太阳能电池100的开路电压，另一方面，引入致密隔离层130又可以进一步提升太阳能电池100的填充因子。从表内数据可以看出，最佳的配置是约150nm的Pt高功函数层和约20nm的Al2O3隔离层。
通过上述步骤制备的铜锌锡硫硒太阳能电池100，其Mo背电极110的功函数为4.88eV，Pt薄膜的功函数为5.60eV，CZTSSe吸收层140的功函数为5.09eV。
将上述制备的具有Pt高功函数层120和Al2O3隔离层130的铜锌锡硫硒太阳能电池100与不具有高功函数层和隔离层的器件进行比较，它们的能带结构如图3b和图3a所示。
参照图3a所示，因Mo电极的功函数(4.88eV)略小于CZTSSe的功函数(5.09eV)，背界面形成具有较小的空穴势垒的肖特基接触，这虽然对Mo背电极收集空穴的影响很小，但这样的背界面对光生载流子的输运几乎不具有选择性，电子和空穴易在此处发生非辐射复合，从而对电池性能产生负面影响。
参照图3b所示，因Pt的功函数(5.60eV)显著高于CZTSSe的功函数(5.09eV))，使得背界面形成欧姆接触，并诱导CZTSSe背面能带向上弯曲形成背界面电场，在提高背电极对光生空穴的收集效率的同时，避免了光生电子在此处聚集，抑制了载流子的界面复合损失，从而对电池性能特别是开路电压产生积极作用。
本发明的实施例通过在背界面引入高功函数材料制备了具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池100，能使吸收层的光生空穴向背电极方向漂移的同时减少光生电子在背界面的聚集，从而减少载流子复合损失，获得高开路电压的铜锌锡硫硒太阳能电池100。此外，本发明是在原位引入高功函数材料，并在高功函数材料与吸收层之间插入隔离层，可控性强，重复性好，良品率高。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池，包括从下至上顺序堆叠的背电极、CZTSxSe1-x吸收层、缓冲层、窗口层和顶栅电极，其中0≤x≤1；其特征在于
所述太阳能电池还包括从下至上顺序设置在所述背电极和所述CZTSxSe1-x吸收层之间的高功函数层和隔离层，所述高功函数层配置为诱导所述CZTSxSe1-x吸收层的能带向上弯曲以形成背界面电场，所述隔离层配置为抑制所述高功函数层的材料在高温下与CZTSxSe1-x吸收层或扩散到所述太阳能电池的背界面的S或Se发生化学反应；
其中，所述高功函数层的材料包括高功函数的氧化物和贵金属中的一种或多种；
所述隔离层的材料包括氧化铝、氧化硅和碳材料中的一种或多种；
所述高功函数层的厚度为50-200nm，且所述隔离层的厚度为10-50nm。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述高功函数的氧化物包括氧化钼、氧化镍或氧化铜；
所述贵金属包括金、铂或钯。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述碳材料包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或石墨。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，
所述背电极的材料包括钼；
所述缓冲层的材料包括硫化镉、硫化锌镉(Zn,Cd)S和氧化锌镁(Zn,Mg)O中的一种或多种；
所述窗口层为氧化锌/氧化铟锡双层结构或掺铝氧化锌AZO单层结构；
所述顶栅电极为镍/铝双层电极、铝电极或银电极。
5.一种权利要求1-4中任一项所述的具有背界面电场的铜锌锡硫硒太阳能电池的制备方法，包括从下至上顺序制备所述太阳能电池的背电极、高功函数层、隔离层、CZTSxSe1-x吸收层、缓冲层、窗口层和顶栅电极，其特征在于，所述高功函数层和所述隔离层通过原位制备。
6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，
所述高功函数层通过真空溅射法、真空蒸镀法、溶液法或电化学沉积法制备；和/或
所述隔离层通过真空溅射法、真空蒸镀法、溶液法或电化学沉积法制备。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征性在于，
所述CZTSxSe1-x吸收层通过溶液法、真空法、电化学沉积法或纳晶法制备。
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