一种薄膜光伏器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种薄膜光伏器件及其制备方法，其中，所述方法包括：步骤A、在第一电极上沉积吸光层；步骤B、在吸光层上沉积电子抽取层，所述电子抽取层的材料为纳米颗粒薄膜经交联处理形成的交联纳米颗粒薄膜；步骤C、电子抽取层上蒸镀第二电极，得到薄膜光伏器件。本发明专利技术将获得的交联纳米颗粒薄膜应用在溶液法制备的薄膜光伏器件中，可显著提高光伏器件中的并联电阻并降低光伏器件中的串联电阻，从而提高薄膜光伏器件中填充因子的光电流，进而提升器件光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜光伏器件及其制备方法
本专利技术涉及光伏器件领域，尤其涉及一种薄膜光伏器件及其制备方法。
技术介绍
光伏器件是指能够利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的器件。溶液法制备光伏器件的过程中，氧化物纳米颗粒是形成相应氧化物薄膜的重要解决方案之一，这主要是因为氧化物纳米颗粒（或球形氧化物纳米晶）具有良好的结晶程度，这保证了其与体材料（低维材料）相似的光学、电学性质；另一方面，由于氧化物纳米颗粒自组装成膜的效果很好，使低成本的涂布制备工艺可以被应用。常见的氧化物纳米颗粒包括氧化锌（ZnOx）纳米颗粒，氧化钛（TiOx）纳米颗粒等，该纳米颗粒的薄膜通常应用在薄膜光伏器件中作为传输电子的半导体材料。尽管如此，纳米颗粒之间相互堆积形成的薄膜与体材料薄膜仍然存在区别，这主要体现在载流子的传输特性上。虽然纳米颗粒内部具有良好的结晶性，但这样的结构只局限在纳米级别的范围内，即便在密排的情况下，纳米颗粒之间往往是由绝缘的表面配体填充甚至没有任何物质填充。如此，纳米颗粒之间存在相当高的载流子传输势垒，载流子在纳米颗粒薄膜内部的传输只能遵循跳跃式传输的规律，这导致材料在薄膜尺度下表现出的载流子迁移率远小于相应的体材料薄膜，因此，将现有结构的纳米颗粒薄膜应用在薄膜光伏器件的电子抽取层中，将导致光伏器件具有较高的串联电阻和较低的并联电阻，从而降低了光伏器件内的光电流。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种薄膜光伏器件及其制备方法，旨在解决现有薄膜光伏器件具有较高的串联电阻和较低的并联电阻，导致内部光电流较低的问题。本专利技术的技术方案如下：一种薄膜光伏器件的制备方法，其中，包括：步骤A、在第一电极上沉积吸光层；步骤B、在吸光层上沉积电子抽取层，所述电子抽取层的材料为纳米颗粒薄膜经交联处理形成的交联纳米颗粒薄膜；步骤C、电子抽取层上蒸镀第二电极，得到薄膜光伏器件。所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述步骤B中的交联纳米颗粒薄膜的制备过程具体包括：步骤B1、将纳米颗粒分散在溶剂中，并搅拌均匀，得到纳米颗粒溶液；步骤B2、通过溶液法将纳米颗粒溶液制成纳米颗粒薄膜，并通入组合气体，促使交联反应发生，得到交联纳米颗粒薄膜。所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述组分气体包括还原性气体、氧气、水汽和二氧化碳。所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述还原性气体偏压控制在1~100Pa之间，氧气偏压控制在0~2×104Pa之间，水汽偏压控制在0~2×103Pa之间、二氧化碳偏压控制在0~100Pa之间；所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述步骤B1中，所述纳米颗粒溶液的质量浓度为1~100mg/ml，所述溶剂为醇类溶剂。所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述步骤B1中，所述纳米颗粒为氧化物纳米颗粒、硫化物纳米颗粒、硒化物纳米颗粒、氮化物纳米颗粒、氟化物纳米颗粒中的一种或多种。所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述步骤B1中，所述纳米颗粒的平均直径控制在5nm以内。所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述步骤B2具体包括：步骤B21、首先将纳米颗粒溶液置于密闭的环境中，通过溶液法将纳米颗粒溶液制成纳米颗粒薄膜；步骤B22、然后往密闭的环境中通入组分气体，促使交联反应发生，得到交联纳米颗粒薄膜。所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述步骤B2具体包括：步骤B21’、首先将纳米颗粒溶液置于惰性气体环境中，通过溶液法将纳米颗粒溶液制成纳米颗粒薄膜；步骤B22’、然后将纳米颗粒薄膜置于密闭的环境中，往密闭的环境中通入组分气体，促使交联反应发生，得到交联纳米颗粒薄膜。所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述还原性气体为一氧化碳、氢气、氨气中的一种。所述的薄膜光伏器件的制备方法，其中，所述步骤B中，所述交联纳米颗粒薄膜的厚度为15~60nm。一种薄膜光伏器件，其中，采用如权利要求1~11任一项所述的薄膜光伏器件的制备方法制备而成；所述薄膜光伏器件依次包括：第一电极、吸光层、电子抽取层和第二电极；所述电子抽取层的材料为纳米颗粒薄膜经交联处理形成的交联纳米颗粒薄膜。所述的薄膜光伏器件，其中，所述吸光层的材料为聚合物光伏材料、有机小分子光伏材料、含卤素钙钛矿光伏材料、黄铜矿结构材料、II-VI化合物材料、单晶、多晶或无定型硅中的一种或多种。有益效果：本专利技术在纳米颗粒成膜时使颗粒之间相互交联，以增加颗粒之间的电学耦合，降低载流子传输的势垒，增加载流子迁移率，从而大幅度提升电学性能，这样制备出的交联纳米颗粒薄膜应用在薄膜光伏器件中的电子抽取层中，能显著提高光伏器件中的并联电阻并降低光伏器件中的串联电阻，从而提高薄膜光伏器件中填充因子的光电流，进而提升器件光电转换效率。附图说明图1为现有未交联氧化锌纳米颗粒薄膜的结构示意图。图2为本专利技术方法制备的交联氧化锌纳米颗粒薄膜的结构示意图。图3为不同薄膜对薄膜光伏器件的电流-电压曲线示意图。图4为本专利技术的一种薄膜光伏器件较佳实施例的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种薄膜光伏器件及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的一种薄膜光伏器件的制备方法较佳实施例，其中，包括：步骤A、在第一电极上沉积吸光层；步骤B、在吸光层上沉积电子抽取层，所述电子抽取层的材料为纳米颗粒薄膜经交联处理形成的交联纳米颗粒薄膜；步骤C、电子抽取层上蒸镀第二电极，得到薄膜光伏器件。具体地，本专利技术中，所述步骤B中的交联纳米颗粒薄膜的制备过程具体包括：步骤B1、将纳米颗粒分散在溶剂中，并搅拌均匀，得到纳米颗粒溶液；所述步骤B1具体为，按质量浓度为1~100mg/ml的配比，将纳米颗粒分散在溶剂中，并搅拌至混合均匀，配制得到可供溶液法成膜使用的纳米颗粒溶液。其中，所述纳米颗粒可以为宽带隙的氧化物纳米颗粒、硫化物纳米颗粒、硒化物纳米颗粒、氮化物纳米颗粒、氟化物纳米颗粒中的一种或多种，所述氧化物纳米颗粒可以为但不限于ZnOx（如ZnO）、TiOx（如TiO2）等中的一种；所述硫化物纳米颗粒可以为但不限于硫化锌、硫化钼中的一种；所述硒化物纳米颗粒可以为但不限于硒化锌、硒化铅中的一种；所述氮化物纳米颗粒可以为但不限于氮化硅、氮化铝中的一种；所述氟化物纳米颗粒可以为但不限于氟化镧、氟化钠中的一种。本专利技术控制纳米颗粒的尺寸，较佳地将球状纳米颗粒的平均直径控制在5nm以内，以保证有足量表面态金属原子可以参与反应。所述溶剂可以为醇类溶剂，如甲醇、乙醇等。步骤B2、通过溶液法将纳米颗粒溶液制成纳米颗粒薄膜，并通入组合气体，促使交联反应发生，得到交联纳米颗粒薄膜；所述步骤B2具体为，通过溶液法在吸光层上将纳米颗粒溶液制成纳米颗粒薄膜，然后通入组合气体，使纳米颗粒薄膜与组合气体接触，控制适合的条件，促使交联反应发生，得到交联纳米颗粒薄膜；本专利技术通过溶液法沉积薄膜，所述溶液法可以为旋涂、喷墨打印、喷涂、刮刀涂布等。具体地，所述组分气体包括还原性气体、氧气、水汽和二氧化碳。较佳地，还原性气体（如一氧化碳、氢气或氨气等）偏压控制在1~100Pa之间，氧气偏压控制在0~2×10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜光伏器件的制备方法，其特征在于，包括：步骤A、在第一电极上沉积吸光层；步骤B、在吸光层上沉积电子抽取层，所述电子抽取层的材料为纳米颗粒薄膜经交联处理形成的交联纳米颗粒薄膜；步骤C、电子抽取层上蒸镀第二电极，得到薄膜光伏器件。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜光伏器件的制备方法，其特征在于，包括：步骤A、在第一电极上沉积吸光层；步骤B、在吸光层上沉积电子抽取层，所述电子抽取层的材料为纳米颗粒薄膜经交联处理形成的交联纳米颗粒薄膜；步骤C、电子抽取层上蒸镀第二电极，得到薄膜光伏器件。2.根据权利要求1所述的薄膜光伏器件的制备方法，其特征在于，所述步骤B中的交联纳米颗粒薄膜的制备过程具体包括：步骤B1、将纳米颗粒分散在溶剂中，并搅拌均匀，得到纳米颗粒溶液；步骤B2、通过溶液法将纳米颗粒溶液制成纳米颗粒薄膜，并通入组合气体，促使交联反应发生，得到交联纳米颗粒薄膜。3.根据权利要求2所述的薄膜光伏器件的制备方法，其特征在于，所述组分气体包括还原性气体、氧气、水汽和二氧化碳。4.根据权利要求3所述的薄膜光伏器件的制备方法，其特征在于，所述还原性气体偏压控制在1~100Pa之间，氧气偏压控制在0~2×104Pa之间，水汽偏压控制在0~2×103Pa之间、二氧化碳偏压控制在0~100Pa之间。5.根据权利要求2所述的薄膜光伏器件的制备方法，其特征在于，所述步骤B1中，所述纳米颗粒溶液的质量浓度为1~100mg/ml，所述溶剂为醇类溶剂。6.根据权利要求2所述的薄膜光伏器件的制备方法，其特征在于，所述步骤B1中，所述纳米颗粒为氧化物纳米颗粒、硫化物纳米颗粒、硒化物纳米颗粒、氮化物纳米颗粒、氟化物纳米颗粒中的一种或多种。7.根据权利要求2所述的薄膜光伏器件的制备方法，其特征在于，所述步骤B1中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈崧，钱磊，杨一行，曹蔚然，向超宇，
申请(专利权)人：TCL集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44