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一种改善硒化锑界面和能带结构的方法及硒化锑太阳能电池

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成果名称: 一种改善硒化锑界面和能带结构的方法及硒化锑太阳能电池 关键字: 应用行业: 制造业
高新技术领域: 新型能源技术 所在地: 河北省 知识产权类型: 发明专利
知识产权编号: ZL202110042108.7 成果体现形式: 发明专利 成果属性:
成果所处阶段: 成果水平: 国内领先 研究形式:
学科分类: 战略新兴产业: 请选择... 课题来源:
第一完成单位名称: 河北大学 第一完成单位属性: 技术成熟度:
合作方式: 技术转让 交易价格(万): 2.00 所属十强产业:

本发明涉及一种改善硒化锑界面和能带结构的方法及硒化锑太阳能电池。改善硒化锑界面和能带结构的方法是通过水热法利用高压反应釜在硒化锑薄膜上沉积一层硫化铟;再利用化学水浴法,在硫化铟层之上沉积一层硫化镉,以形成带有硫化铟/硫化镉(In2S3/CdS)双缓冲层的硒化锑太阳能电池,利用硫化铟/硫化镉双缓冲层来改善硒化锑的异质结界面和形成更好的能带排列,使得硒化锑太阳能电池的缺陷更少,复合更少。本发明在薄膜沉积过程中,通过调控反应时间及其退火温度来制得更好的双缓冲层薄膜,与硒化锑更好的匹配形成最佳异质结。该工艺方法工艺简单,成本低廉,操作可控,厚度易控,适合进一步的推广与应用。

1、制备方法简单,制备过程中,反应温度和反应时间完全可调;
2、制备过程无污染,不会产生有毒产物;
3、通过加入硫化铟后可大幅减少有害元素——Cd元素的加入量。
4、通过调整硫化铟/硫化镉的反应时间可调控其生成厚度,从而能够精确调控异质结的能带排列,从而减少太阳能电池的缺陷和复合,提高太阳能电池的开压和效率。


硒化锑(Sb2Se3)由于具有合适的带隙(1.1‑1.3eV)、高吸收系数(105cm‑1)、成本低及无毒等优点,被认为是一种很有前途的硫代化合物光伏器件吸收材料。硒化锑的一维晶体结构和各向异性光电子性质特征备受关注。
已知沿[001]方向的硒化锑(Sb2Se3)纳米棒阵列由于其强烈各向异性的一维晶体结构而迅速转移了光生载流子。它被认为是一种用于高效、低成本光伏设备的新型无毒吸收剂,具有竞争力。但是,元素在结界面处的相互扩散会限制其效率。通过改变工艺和结构,效率得到了极大的提高。目前,在硒化锑太阳能电池的结构中,普通的电子传输层包括缓冲层,例如SnO2,TiO2和CdS。然而,一些研究表明,具有缓冲单元的细胞比没有缓冲单元的缓冲单元具有更高的转化效率。具有高毒性的一些小组降低了CdS的厚度,并在CdS缓冲液的基础上引入了ZnO,TiO2和SnO2等缓冲层。两者都减少了CdS的含量,并提高了设备的性能。但是,由于硒化锑电池的开路电压存在缺陷,因此开路电压小于400mv,开路电压定义为Eg /q(其中Eg是带隙,q是电子电荷)。远远低于理论打开压力值。对于单一的CdS缓冲溶液,需要较高的pH值(pH> 10)来引发CdS沉淀并在吸收过程中形成均相成核[12]。然而,已经表明,Sb2Se3溶于碱性溶液,因此吸收体的表面被腐蚀,并引入了高密度的界面缺陷。而缺陷和复合是限制硒化锑器件开路电压的关键因素之一。


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