本發(fā)明屬于太陽能
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層。
背景技術(shù)：
：銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池具有成本低、轉(zhuǎn)化效率高、穩(wěn)定性好的特點(diǎn),是目前太陽能電池領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。2013年，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(EmPa)宣布，其研發(fā)的柔性襯底CIGS太陽能光伏電池已憑借20.4%的高轉(zhuǎn)換效率刷新世界記錄。CIGS薄膜太陽能電池傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為Basis/Mo/CIGS/CdS/ZnO/AZO，其中CdS為緩沖層，采用CdS作為緩沖層存在以下的缺點(diǎn)：首先，CdS是有毒化學(xué)物質(zhì)；其次，制備CdS緩沖層的常用方法是化學(xué)水浴法（CBD），而薄膜太陽能電池的其它各層通常在真空中用干法制備。因此，若采用干法和濕法混合工藝的生產(chǎn)線，則提高了工藝的復(fù)雜性。此外，由于CdS薄膜的禁帶寬度在2.3~2.4eV之間，因此太陽光譜中只有藍(lán)光波長以下的光譜范圍才能被電池所吸收，限制了薄膜太陽能電池效率的進(jìn)一步提升。正是在這種情形下，近一二十年來人們一直在努力尋找可以替代CdS作為緩沖層的材料，目前已經(jīng)取得了一些成果。主要包括用ZnS、ZnSe、ZnO、In2Se3、InZnSex等薄膜材料取代CdS做緩沖層。其中ZnO是一種多功能的n型Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料,其可見光范圍內(nèi)的平均透光率可達(dá)85%以上，激子束縛能達(dá)60meV，因此ZnO已成為取代CdS作為緩沖層的理想材料之一。Delahoy和Platzer-bjorkman等人分別于2000年和2003年提出直接用ZnO薄膜替代CdS薄膜作為緩沖層材料，實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明了用ZnO替代CdS作為緩沖層材料能夠取得比較理想的光電性能，且ZnO/CIGS異質(zhì)結(jié)的短路電流還要優(yōu)于CdS/CIGS異質(zhì)結(jié)?，F(xiàn)有的制備ZnO緩沖層的方法有溶膠-凝膠法、微波水熱法，但是存在制備的薄膜結(jié)晶性差，有空洞，薄膜的厚度不易控制等技術(shù)性問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，本發(fā)明有效提高緩沖層致密性，修復(fù)了緩沖層薄膜的缺陷問題，有效減少載流子復(fù)合，從而顯著提高電池短路電流密度和填充因子，實(shí)現(xiàn)電池能量轉(zhuǎn)換效率。一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時(shí)加入有機(jī)錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)3-5h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)2-4h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫?cái)嚢瑁o置陳化3-8h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)2-4h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。所述緩沖層的配方如下：醋酸鋅15-20份、無水乙醇30-50份、醋酸0.3-0.7份、二乙醇胺2-4份、有機(jī)錫鹽15-20份、EDTA20-40份、分散劑3-7份。所述有機(jī)錫鹽采用二甲基錫、二辛基錫或四苯基錫中的一種。所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮、芐基三乙基氯化銨或芐基三甲基氯化銨中的一種。所述步驟1和步驟2中的攪拌速度為500-1200r/min。所述步驟3中的曝氣反應(yīng)氣體為氨氣，所述曝氣氣體的流速為30-50mL/min，所述曝氣反應(yīng)溫度為60-80℃。所述步驟4中的蒸餾反應(yīng)采用水浴蒸餾法，所述蒸餾反應(yīng)的溫度為80-95℃，所述蒸餾后體積為混合液的40-70%。所述步驟5中的攪拌溫度為20-30℃，所述攪拌速度為1000-1500r/min，所述陳化溫度為5-10℃。所述步驟6中的涂覆面積為1-1.5mL/cm2，所述燒結(jié)溫度為200-350℃，所述燒結(jié)反應(yīng)的壓力為0.2-0.8MPa。所述步驟7中的乙二胺的量是醋酸鋅的7-10倍，所述高溫高壓反應(yīng)的溫度為150-180℃，壓力為1.1-2.3MPa，所述高溫高壓反應(yīng)的時(shí)間為2-4h，所述冷卻反應(yīng)的溫度為自然冷卻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：1、本發(fā)明有效提高緩沖層致密性，修復(fù)了緩沖層薄膜的缺陷問題，有效減少載流子復(fù)合，從而顯著提高電池短路電流密度和填充因子，實(shí)現(xiàn)電池能量轉(zhuǎn)換效率。2、本發(fā)明改善了緩沖層表面平整度，減少了緩沖層表面絮狀物，減少額載流子在緩沖層/窗口層界面的復(fù)合，提高薄膜太陽能電池的短路電流密度1.0-2.0mA/cm2，提高電池轉(zhuǎn)換效率絕對(duì)值1-3％。3、本發(fā)明采用的曝氣氣體和蒸餾液體均可以重復(fù)使用，工藝成本低，符合環(huán)保要求，同時(shí)設(shè)備簡單可靠、操作安全、適用于工業(yè)化生產(chǎn)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述：實(shí)施例1一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時(shí)加入有機(jī)錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)3-5h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)2h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫?cái)嚢瑁o置陳化3h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)2h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。所述緩沖層的配方如下：醋酸鋅15份、無水乙醇30份、醋酸0.3份、二乙醇胺2份、有機(jī)錫鹽15份、EDTA20份、分散劑3份。所述有機(jī)錫鹽采用二甲基錫。所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。所述步驟1和步驟2中的攪拌速度為500r/min。所述步驟3中的曝氣反應(yīng)氣體為氨氣，所述曝氣氣體的流速為30mL/min，所述曝氣反應(yīng)溫度為60℃。所述步驟4中的蒸餾反應(yīng)采用水浴蒸餾法，所述蒸餾反應(yīng)的溫度為80℃，所述蒸餾后體積為混合液的40%。所述步驟5中的攪拌溫度為20℃，所述攪拌速度為1000r/min，所述陳化溫度為5℃。所述步驟6中的涂覆面積為1mL/cm2，所述燒結(jié)溫度為200℃，所述燒結(jié)反應(yīng)的壓力為0.2MPa。所述步驟7中的乙二胺的量是醋酸鋅的7倍，所述高溫高壓反應(yīng)的溫度為150℃，壓力為1.1MPa，所述高溫高壓反應(yīng)的時(shí)間為2h，所述冷卻反應(yīng)的溫度為自然冷卻。實(shí)施例2一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時(shí)加入有機(jī)錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)5h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)4h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫?cái)嚢?，靜置陳化8h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)4h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。所述緩沖層的配方如下：醋酸鋅20份、無水乙醇50份、醋酸0.7份、二乙醇胺4份、有機(jī)錫鹽20份、EDTA40份、分散劑7份。所述有機(jī)錫鹽采用二辛基錫。所述分散劑采用芐基三乙基氯化銨。所述步驟1和步驟2中的攪拌速度為1200r/min。所述步驟3中的曝氣反應(yīng)氣體為氨氣，所述曝氣氣體的流速為50mL/min，所述曝氣反應(yīng)溫度為80℃。所述步驟4中的蒸餾反應(yīng)采用水浴蒸餾法，所述蒸餾反應(yīng)的溫度為95℃，所述蒸餾后體積為混合液的70%。所述步驟5中的攪拌溫度為30℃，所述攪拌速度為1500r/min，所述陳化溫度為10℃。所述步驟6中的涂覆面積為1.5mL/cm2，所述燒結(jié)溫度為350℃，所述燒結(jié)反應(yīng)的壓力為0.8MPa。所述步驟7中的乙二胺的量是醋酸鋅的10倍，所述高溫高壓反應(yīng)的溫度為180℃，壓力為2.3MPa，所述高溫高壓反應(yīng)的時(shí)間為4h，所述冷卻反應(yīng)的溫度為自然冷卻。實(shí)施例3一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時(shí)加入有機(jī)錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)4h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)3h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫?cái)嚢?，靜置陳化5h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)3h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。所述緩沖層的配方如下：醋酸鋅18份、無水乙醇40份、醋酸0.4份、二乙醇胺3份、有機(jī)錫鹽18份、EDTA35份、分散劑5份。所述有機(jī)錫鹽采用四苯基錫。所述分散劑采用芐基三甲基氯化銨。所述步驟1和步驟2中的攪拌速度為800r/min。所述步驟3中的曝氣反應(yīng)氣體為氨氣，所述曝氣氣體的流速為40mL/min，所述曝氣反應(yīng)溫度為70℃。所述步驟4中的蒸餾反應(yīng)采用水浴蒸餾法，所述蒸餾反應(yīng)的溫度為90℃，所述蒸餾后體積為混合液的60%。所述步驟5中的攪拌溫度為25℃，所述攪拌速度為1300r/min，所述陳化溫度為8℃。所述步驟6中的涂覆面積為1.3mL/cm2，所述燒結(jié)溫度為250℃，所述燒結(jié)反應(yīng)的壓力為0.5MPa。所述步驟7中的乙二胺的量是醋酸鋅的9倍，所述高溫高壓反應(yīng)的溫度為170℃，壓力為1.8MPa，所述高溫高壓反應(yīng)的時(shí)間為3h，所述冷卻反應(yīng)的溫度為自然冷卻。實(shí)施例1-3的性能檢測效果如下：項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3薄膜厚度120nm123nm106nm可見光透過率86.9%88.7%90.2%禁帶寬度3.24eV3.31eV3.09eV以上所述僅為本發(fā)明的一實(shí)施例，并不限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3