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专利号: 2020115277991
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种全锑基薄膜太阳电池,它包括:前电极、顶电池、背电极,其特征是,所述前电极为透明导电玻璃层,所述顶电池由自上至下依次层叠设置的Sb2O3薄膜作为第一电子传输层、Sb2S3薄膜作为第一吸光层、CuSbS2薄膜作为第一空穴传输层组成;还包括在所述顶电池与背电极之间自上至下依次层叠设置中间电池、底电池,所述中间电池由自上至下依次层叠设置的Sb2O3薄膜作为第二电子传输层、Sb2(S,Se)3薄膜作为第二吸光层、CuSbS2薄膜作为第二空穴传输层组成;所述底电池由自上至下层叠设置的Sb2O3薄膜作为第三电子传输层、Sb2Se3薄膜作为第三吸光层、CuSbS2薄膜作为第三空穴传输层;所述的背电极为金属电极层。

2.根据权利要求1所述的一种全锑基薄膜太阳电池,其特征是,所述透明导电玻璃层是掺硼、铝和镓的氧化锌薄膜、掺氟二氧化锡薄膜和氧化铟锡薄膜至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种全锑基薄膜太阳电池,其特征是,其特征在于:所述金属电极层为金、银、铜或铝薄膜。

4.根据权利要求1所述的一种全锑基薄膜太阳电池,其特征是,它的制备方法包括以下步骤:

1)透明导电玻璃层的制备:将FTO导电玻璃依次用去离子水、丙酮、异丙醇、无水乙醇各进行40min的超声清洗,氮气吹干后待用;

2)第一电子传输层Sb2O3薄膜的制备:将0.3‑0.6g(CH3COO)3Sb溶解在适量乙二醇无水乙醇1:1混合溶液中,配制成0.005‑0.01MM的Sb(Ac)3溶液,通过旋涂的方法,控制转速为

1500r.p.m,时间为30s,重复3‑5次,旋涂在步骤1)的FTO导电玻璃层表面,然后放入150℃烘箱10min进行氧化,并在300℃的Ar气气氛下进行退火,制得50‑100nm厚的Sb2O3薄膜;

3)第一吸光层Sb2S3薄膜的制备:称取2g半水合酒石酸锑钾溶于200ml超纯水中,向其中加入0.9g硫代乙酰胺,充分搅拌完成前驱体溶液的配制;然后将衬底放入水热反应釜中,倒入前驱体溶液,在135℃的条件下反应1.5‑2h;水热过程结束后,依次用超纯水和无水乙醇冲洗;最后在100℃加热板上热处理2min,冷却后在Ar气气气氛下于350℃进行5min退火,制得250‑350nm厚的Sb2S3薄膜;

4)第一空穴传输层CuSbS2薄膜的制备:将CuCl2·2H2O、纯度为99%的(CH3COO)3Sb、纯度为99%的H2NCSNH2,三者比例为1:2.5‑4.5:6配制前驱体溶液,通过喷涂的方法,控制喷嘴到加热台的距离为27cm,加热台的温度为125℃,进液速率为1mL/min,喷涂20min,之后在Ar气气氛下进行退火,退火温度为270℃,形成均匀平整的CuSbS2薄膜,其厚度为50‑100nm;

5)第二电子传输层Sb2O3薄膜的制备:将0.3‑0.6g(CH3COO)3Sb溶解在适量乙二醇无水乙醇1:1混合溶液中,配制成0.005‑0.01M的Sb(Ac)3溶液,通过旋涂的方法,控制转速为

1500r.p.m,时间为30s,重复3‑5次,旋涂在FTO导电玻璃层表面,然后放入150℃烘箱10min进行氧化,并在300℃的Ar气气氛下进行退火,制得50‑100nm厚的Sb2O3薄膜;

6)第二吸光层Sb2(S,Se)3薄膜的制备:取10mmol硒粉加入10mmol的Sb2O3、5mLDMF、

3mLCS2搅拌后加入5mL正丁胺溶液,完成Sb‑Se‑S前驱体溶液的配制。用移液枪吸取50‑100μL已过滤的前驱体溶液滴加在衬底上,转速为9000r/min,持续时间为30‑45s,之后将前驱膜放在200℃加热板上预退火1min,接着将加热板升到220℃加热2min,最后将薄膜放到320℃加热板加热5min,得到600‑900nm的Sb2(S,Se)3薄膜;

7)第二空穴传输层CuSbS2薄膜的制备:将CuCl2·2H2O、纯度为99%的(CH3COO)3Sb、纯度为99%的H2NCSNH2,三者比例为1:2.5‑4.5:6配制前驱体溶液,通过喷涂的方法,控制喷嘴到加热台的距离为27cm,加热台的温度为125℃,进液速率为1mL/min,喷涂20min,之后在Ar气气氛下进行退火,退火温度为270℃,形成均匀平整的CuSbS2薄膜,其厚度为50‑100nm;

8)第三电子传输层Sb2O3薄膜的制备:将0.3‑0.6g(CH3COO)3Sb溶解在适量乙二醇无水乙醇1:1混合溶液中,配制成0.005‑0.01M的Sb(Ac)3溶液,通过旋涂的方法,控制转速为

1500r.p.m,时间为30s,重复3‑5次,旋涂在FTO导电玻璃层表面,然后放入150℃烘箱10min进行氧化,并在300℃的Ar气气氛下进行退火,制得50‑100nm厚的Sb2O3薄膜;

9)第三吸光层Sb2Se3薄膜的制备;称取0.6gSb2Se3粉末,在1pa的真空环境下,调节蒸发距离为7mm,衬底温度设置为300℃,将蒸发源的温度升至350℃保持20min,然后提高蒸发源温度至465℃,加热时间控制在55‑75s,使用近空间升华法,制得厚度为1500‑2000nm的Sb2Se3薄膜;

10)第三空穴传输层CuSbS2薄膜的制备:将CuCl2·2H2O、纯度为99%的(CH3COO)3Sb、纯度为99%的H2NCSNH2,三者比例为1:2.5‑4.5:6配制前驱体溶液,通过喷涂的方法,控制喷嘴到加热台的距离为27cm,加热台的温度为125℃,进液速率为1mL/min,喷涂20min,之后在Ar气气氛下进行退火,退火温度为270℃,形成均匀平整的CuSbS2薄膜,其厚度为50‑100nm;

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11)所述金属电极电极制备;将样品放入蒸发设备中,采用金蒸发源,抽真空至10 Pa时开始蒸发,沉积速度为1nm/s,蒸发沉积50‑100nm厚的金属电极层。