一種硫化亞錫和摻鎂氧化鋅薄膜太陽能電池的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及一種硫化亞錫和摻鎂氧化鋅薄膜太陽能電池的結構。
【背景技術】
[0002]硫化亞錫薄膜太陽能電池因其吸收層材料硫化亞錫的光學帶隙接近于太陽能電池的最佳禁帶寬度1.5eV，且原材料儲量豐富，價格低廉，有很好的環境兼容性，正成為新型太陽能電池研究的熱點對象。目前典型的硫化亞錫薄膜太陽能電池是以η型氧化鋅薄膜作為窗口層，以摻硫氧化鋅薄膜作為緩沖層，和P型硫化亞錫薄膜作為吸收層組成。該電池結構簡單，制造成本低，但也有缺點與不足。第一，該硫化亞錫薄膜太陽能電池各半導體薄膜層的禁帶寬度所覆蓋的范圍有限，致使其對光的吸收效率不高。第二，摻硫氧化鋅作為緩沖層使用數月后填充因子明顯下降，性能不穩定。第三，目前硫化亞錫薄膜太陽能電池的轉換效率仍處于較低水平，在增加入射光吸收等方面還有待提高。上述缺點制約了傳統的硫化亞錫(SnS)薄膜太陽能電池的發展，人們急需尋找一種更好的硫化亞錫(SnS)薄膜太陽能電池以推動太陽能電池的發展。
【發明內容】
[0003]為了改善上述不足或缺陷，本實用新型提供了一種硫化亞錫和摻鎂氧化鋅(Zn1-xMgx0)薄膜太陽能電池，其結構從上到下依次為:金屬電極、多孔氧化招薄膜(PAA)、ρ型硫化亞錫薄膜、η型摻鎂氧化鋅(Zm-xMgx0)薄膜疊層、透明導電襯底。本實用新型的優點在于:充分利用摻鎂氧化鋅薄膜的禁帶寬度隨摻鎂含量的變化在3.3?7.SeV之間可調的特點，通過制備禁帶寬度不同的摻鎂氧化鋅薄膜疊層，拓寬了太陽能電池對光譜的響應范圍。同時，摻鎂氧化鋅(ZmiMgxO)薄膜與硫化亞錫(SnS)薄膜晶格失配小，無需額外過渡層，簡化了電池結構，降低了生產成本。再通過對薄膜太陽能電池的結構設計，增加多孔氧化鋁薄膜(PAA)作為抗散射層，增加了光的吸收，提高了太陽能電池的抗光散射能力和全光譜吸收率，最終實現提高太陽能電池光電轉換效率的目的。
【附圖說明】
[0004]附圖1是本實用新型的層結構示意圖。
[0005]附圖1標號說明:
[0006]I—金屬電極；
[0007]2—多孔氧化鋁薄膜；
[0008]3—P型硫化亞錫薄膜；
[0009]4—η型摻鎂氧化鋅薄膜疊層；
[0010]5—透明導電襯底。
【具體實施方式】
[0011]本實用新型按附圖1所示結構，它包括從上至下依次分布的金屬電極1、多孔氧化鋁薄膜2、p型硫化亞錫薄膜3、n型摻鎂氧化鋅薄膜疊層4、透明導電襯底5。
[0012]實施例1:
[0013]取一塊干凈的FTO透明導電玻璃襯底，利用磁控濺射法在FTO透明導電玻璃襯底上依次沉積四層摻鎂濃度分別為0.4,0.3,0.2,0.1的η型摻鎂氧化鋅(Zm-xMgxO)薄膜;然后利用等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)在η型摻鎂氧化鋅(Zm—xMgx0)薄膜疊層上沉積P型硫化亞錫(SnS)薄膜;再在P型硫化亞錫(SnS)薄膜上蒸鍍一層鋁膜，并利用電化學陽極氧化法將鋁膜氧化制成多孔氧化鋁薄膜(PAA);最后利用絲網印刷法從P型硫化亞錫薄膜和FTO透明導電玻璃襯底上分別引出金屬銀電極。
[0014]實施例2:
[0015]本實施例與實施例1相似，不同點是采用ITO導電玻璃作為襯底，利用磁控濺射法在ITO透明導電玻璃襯底上依次沉積三層摻鎂濃度分別為0.4,0.3,0.2的η型摻鎂氧化鋅(Zn I—xMgx0 )薄膜疊層。
[0016]實施例3:
[0017]本實施例與實施例1相似，不同點是采用AZO導電玻璃作為襯底，利用磁控濺射法在AZO透明導電玻璃襯底上依次沉積二層摻鎂濃度分別為0.3,0.2的η型摻鎂氧化鋅(Zm-xMgx0)薄膜疊層。
[0018]實施例4:
[0019]本實施例與實施例1相似，不同點是采用有機柔性透明導電塑料作為襯底，利用磁控濺射法在有機柔性透明導電塑料襯底上依次沉積三層摻鎂濃度分別為0.3，0.2，0.1的η型摻鎂氧化鋅(ZmiMgxO)薄膜疊層。
[0020]實施例5:
[0021]本實施例與實施例1相似，不同點是最后利用激光刻槽埋珊從P型硫化亞錫薄膜和FTO透明導電玻璃襯底上分別引出金屬鋁電極。
【主權項】
1.一種硫化亞錫和摻鎂氧化鋅薄膜太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池結構從上到下依次為:金屬電極、多孔氧化鋁薄膜、P型硫化亞錫薄膜、η型摻鎂氧化鋅薄膜疊層、透明導電襯底。2.根據權利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述η型摻鎂氧化鋅薄膜疊層是由多層摻鎂濃度不同的η型摻鎂氧化鋅薄膜組成，且所述η型摻鎂氧化鋅薄膜疊層的禁帶寬度從下至上依次減小。3.根據權利要求1所述的薄膜太陽能電池，其特征在于，所述透明導電襯底是FTO導電玻璃或ITO導電玻璃或AZO導電玻璃或有機柔性透明導電塑料。
【專利摘要】本實用新型公開了一種硫化亞錫和摻鎂氧化鋅薄膜太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池結構從上到下依次為：金屬電極1、多孔氧化鋁薄膜2、p型硫化亞錫薄膜3、n型摻鎂氧化鋅薄膜疊層4、透明導電襯底5。本實用新型的優點在于，充分利用摻鎂氧化鋅薄膜的禁帶寬度隨摻鎂含量的變化在3.3~7.8eV之間可調的特點，通過制備禁帶寬度不同的摻鎂氧化鋅薄膜疊層，拓寬了太陽能電池對光譜的響應范圍。同時，摻鎂氧化鋅（Zn1-xMgxO）薄膜與硫化亞錫（SnS）薄膜晶格失配小，無需額外過渡層，簡化了電池結構，降低了生產成本。再通過對薄膜太陽能電池的結構設計，增加多孔氧化鋁薄膜（PAA）作為抗散射層，增加了光的吸收，提高了太陽能電池的抗光散射能力和全光譜吸收率，最終實現提高太陽能電池光電轉換效率的目的。
【IPC分類】H01L31/0445, H01L31/032
【公開號】CN205264727
【申請號】CN201620003692
【發明人】羅云榮, 周如意, 陳春玲, 陳慧敏
【申請人】湖南師范大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月6日