一种CZTS薄膜电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种CZTS薄膜电池，由下至上依次为玻璃衬底、导电层、吸收层、缓冲层和透明导电窗口层；所述导电层为石墨烯，厚度为0.5～5nm；所述吸收层为原子层沉积的CZTS，厚度为500nm～5um；所述缓冲层为Zn(O,S)，厚度为10～50nm。本实用新型专利技术采用原子层沉积的CZTS，可以精确的控制元素配比及沉积速率，退火后形成大晶粒尺寸、晶界晶面缺陷少、致密的吸收层材料，因此能够优化薄膜电池的能带匹配，提高电池效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及薄膜太阳能电池领域，特别涉及一种CZTS薄膜太阳能电池。
技术介绍
铜锌锡硫(CZTS)薄膜电池有以下的特点:1、CZTS属于I2-11-1V-VI4族四元化合物半导体，各组成元素储量丰富且无污染，成本低。2、CZTS的禁带宽度在1.45eV左右，非常接近光伏电池的理想带隙1.4eVo 3、CZTS是一种直接带隙半导体材料，光学吸收系数超过104cm-l，适用于太阳电池吸收层材料；电池转换效率高，理论上可达32.2%。2013年，日本的Solar Frontier与ΙΒΜ、Τ0Κ共同研发的CZTS薄膜电池转换效率达到12.6%，打破了同类太阳能电池的世界纪录。因此，研发CZTS薄膜电池是大势所趋。众所周知，制备性能良好的CZTS吸收层薄膜是制备太阳能电池的关键。目前CZTS的制备方法包括真空法(如蒸镀法、溅射法、脉冲激光沉积等)和非真空法(如电沉积法、喷涂热解法、化学沉积法等)。但上述方法对CZTS薄膜的沉积速率、元素配比等很难精确控制。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种能够优化薄膜电池的能带匹配，提高电池效率的一种CZTS薄膜电池。实现本技术目的的技术方案是一种CZTS薄膜电池，由下至上依次为玻璃衬底、导电层、吸收层、缓冲层和透明导电窗口层；所述导电层为石墨稀，厚度为0.5?5nm ;所述吸收层为原子层沉积的CZTS，厚度为500nm?5um ;所述缓冲层为Zn (O, S)，厚度为10?50nmo所述CZTS的沉积结构为:n (Cu2S/ZnS/SnS2)或者?(^{/!^!^/!!々!^或者Ii1 (Cu2S, ZnS) /n2 (Cu2S, SnS2) ；n> n0 n2^P n 3均为自然数。所述Zn (O, S)的沉积结构为！Ii1ZnO或者n2ZnS。采用了上述技术方案，本技术具有以下的有益效果:(1)本技术采用原子层沉积的CZTS，可以精确的控制元素配比及沉积速率，退火后形成大晶粒尺寸、晶界晶面缺陷少、致密的吸收层材料，因此能够优化薄膜电池的能带匹配，提高电池效率。(2)本技术采用玻璃衬底，透明石墨烯导电层，不仅能够形成良好的欧姆接触，而且能够形成成双面透光电池。(3)本技术，从能带上设计透明导电窗口层TCO与吸收层Zn(0，S)-CZTS的反阻挡能带结构，降低了高势皇造成的载流子反射损失，提高载流子收集效率。【附图说明】为了使本技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中图1为本技术的结构示意图。附图中标号为:玻璃衬底1、导电层2、吸收层3、缓冲层4、透明导电窗口层5。【具体实施方式】(实施例1)见图1，本实施例的一种CZTS薄膜电池，由下至上依次为玻璃衬底1、导电层2、吸收层3、缓冲层4和透明导电窗口层5。采用原子层沉积ALD技术(Atomic layerdeposit1n，一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法)在石墨烯玻璃衬底上制备吸收层CZTS及缓冲层Zn (O, S)。吸收层CZTS厚度为500nm?5um，可采用n (Cu2S/ZnS/SnS2)、nlCu2S/n2ZnS/n3SnS2、nl (Cu2S, ZnS) /n2 (Cu2S, SnS2)等沉积模式 M冲层Zn(0，S)厚度为10?50nm，采用nlZnO/n2ZnS的沉积模式。在缓冲层Zn(0，S)上沉积50?500nm的TCO透明导电窗口层5。以上所述的具体实施例，对本技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本技术的具体实施例而已，并不用于限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。【主权项】1.一种CZTS薄膜电池，其特征在于:由下至上依次为玻璃衬底(1)、导电层(2)、吸收层(3)、缓冲层⑷和透明导电窗口层(5);所述导电层(2)为石墨烯，厚度为0.5?5nm;所述吸收层(3)为原子层沉积的CZTS，厚度为500nm?5um ;所述缓冲层(4)为Zn (O，S)，厚度为10?50nmo2.根据权利要求1所述的一种CZTS薄膜电池，其特征在于:所述CZTS的沉积结构为:n (Cu2S/ZnS/SnS2)或者 Ii1Cu2SZn2ZnSZn3SnS2 或者 n x (Cu2Sj ZnS) /n2 (Cu2Sj SnS2) irunpnjPl n 3均为自然数。3.根据权利要求2所述的一种CZTS薄膜电池，其特征在于:所述Zn(0，S)的沉积结构为 -1i1ZnO 或者 n2ZnS。【专利摘要】本技术公开了一种CZTS薄膜电池，由下至上依次为玻璃衬底、导电层、吸收层、缓冲层和透明导电窗口层；所述导电层为石墨烯，厚度为0.5～5nm；所述吸收层为原子层沉积的CZTS，厚度为500nm～5um；所述缓冲层为Zn(O,S)，厚度为10～50nm。本技术采用原子层沉积的CZTS，可以精确的控制元素配比及沉积速率，退火后形成大晶粒尺寸、晶界晶面缺陷少、致密的吸收层材料，因此能够优化薄膜电池的能带匹配，提高电池效率。【IPC分类】H01L31-0392【公开号】CN204516782【申请号】CN201520257511【专利技术人】余冬冬, 杨春秀, 叶权华, 符政宽 【申请人】江苏武进汉能光伏有限公司【公开日】2015年7月29日【申请日】2015年4月24日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CZTS薄膜电池，其特征在于：由下至上依次为玻璃衬底(1)、导电层(2)、吸收层(3)、缓冲层(4)和透明导电窗口层(5)；所述导电层(2)为石墨烯，厚度为0.5～5nm；所述吸收层(3)为原子层沉积的CZTS，厚度为500nm～5um；所述缓冲层(4)为Zn(O,S)，厚度为10～50nm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余冬冬，杨春秀，叶权华，符政宽，
申请(专利权)人：江苏武进汉能光伏有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32