用CZTSSe单晶颗粒制备太阳能电池，包括以下步骤:
(一)CZTSSe单晶颗粒制备
1、水热法制备Cu2ZnSnS4m米颗粒:同实施例1。
[0052]2、熔盐法制备 CZTSSe 单晶颗粒:称取 18 mmol CuS、12 mmol ZnS、10 mmol SnS、10mmol Se、30 mmol CsCl和20 mmol KI，并且加入I mmol CZTS纳米颗粒混合后充分研磨，使其混合均匀；将研磨均匀后的混合样品装入石英瓶中，通过三通阀利用真空栗机组抽真空达到10?12Pa (也可以用惰性气体保护)，从而排除空气对熔盐反应的影响，用氢氧焰将石英瓶封口 ；将密封后装有混合样品的石英瓶放在普通升温炉中从常温加热到800°C保持60h，然后降温到600°C左右取出石英瓶并快速降温至室温(放入水中)；将样品从石英瓶中取出，超声水洗多次除去助熔剂CsCl和KI，将样品置于干燥箱80°C干燥2 h，得到表面具有晶体光泽的黑色颗粒。最后将所得的样品进行筛分(检验筛各层孔径自上到下依次是97 μ m、75 μ m、57 μ m、49 μ m)得到想要的微米尺寸单晶颗粒。
[0053](二)柔性衬底单晶颗粒太阳能电池的制备
1、称取15g采用熔盐法制备的取粒径约为50 μπι的CZTSSe单晶颗粒，以0.002mol/L硫酸锌，0.006mol/L氯化铵，0.02mol/L硫脲，0.7mol/L氨水为原料，通过CBD法在颗粒表面沉积一层厚度约为60nm的ZnS缓冲层；沉积过程中用搅拌器搅拌反应溶液，搅拌速率约为140r/min，薄膜的沉积时间为12 min，反应温度控制在100°C，得到包覆了 ZnS缓冲层的CZTSSe单晶颗粒。
[0054]2、利用提拉法在清洗干净的玻璃衬底上制备一层厚度为15 μ m阿拉伯树胶薄膜，再利用涂覆机在阿拉伯树胶膜上制备一层厚度为35 μπι含有分散剂(聚丙烯酰胺、十二烷基硫酸钠或脂肪酸聚乙二醇酯)的环氧树脂薄膜，形成双粘结剂膜层，如图1所示。
[0055]3、将包覆了 ZnS缓冲层的CZTSSe单晶颗粒嵌入双粘结剂膜层中，如图2所示。
[0056]4、待粘结剂固化后送入溅射室，在CdS或ZnS缓冲层上制备约为450nm的i_Zn0和0.9 μ??的AZO形成前电极，如图4所示。
[0057]5、将制备好前电极的CZTSSe单晶颗粒薄膜使用EVA进行封装并粘贴上柔性衬底，如图5所示。
[0058]6、将封装好并粘贴了柔性衬底的CZTSSe单晶颗粒薄膜从玻璃衬底上揭下，通过浸泡、清洗将阿拉伯树胶层清洗干净，如图6所示。
[0059]7、利用研磨机将露出CZTSSe单晶颗粒的一面研磨掉15 μm，然后通过清洗露出平整洁净的含有单晶颗粒的表面，如图7所示。
[0060]8、通过溅射法在裸露的单晶颗粒表面制备2.5 μπι的Mo薄膜作为背电极，形成柔性单晶颗粒薄膜太阳能电池，如图8所示。
[0061]该实施例获得的太阳能电池其开路电压Voc=493mV，I=24mA，电池的转换率为
8.4%。
[0062]实施例5
实验方法同实施例4，唯一不同的是CZTSSe单晶颗粒的制备，包括以下步骤:
1、水热法制备Cu2ZnSnS4m米颗粒:同实施例1。
[0063]2、称取 18 mmol CuS、12 mmol ZnS、10 mmol Sn、6 mmol S、4 mmol Se、50 mmolCsCl，并且加入I mmol CZTS纳米颗粒混合后充分研磨，使其混合均匀；将研磨均匀后的混合样品装入石英瓶中，通过三通阀利用真空栗机组抽真空达到10?12Pa (也可以用惰性气体保护)，从而排除空气对熔盐反应的影响，用氢氧焰将石英瓶封口 ；将密封后装有混合样品的石英瓶放在普通升温炉中从常温加热到800°C保持48h，然后降温到600°C左右取出石英瓶并快速降温至室温(放入水中)；将样品从石英瓶中取出，经过多次超声水洗除去助熔剂CsCl，将样品置于干燥箱80°C干燥2 h，得到表面具有晶体光泽的颗粒。最后将所得的样品进行筛分(检验筛各层孔径自上到下依次是97 μπι、75 μπι、57 μπι、49 μπι)得到想要的微米尺寸单晶颗粒。
[0064]对比例I
实验方法同实施例1，唯一不同的是阿拉伯树胶的厚度为35μπι，结果表明:在清洗阿拉伯树胶的时候单晶颗粒已经出现大量脱落的现象，导致无法制备出结合稳定的单晶颗粒薄膜，进一步，无法制备出柔性衬底单晶颗粒薄膜太阳能电池。
[0065]实验方法同实施例1，唯一不同的是不涂阿拉伯树胶，而直接旋涂含分散剂的环氧树脂，结果表明:单机颗粒薄膜难以从衬底上揭下，无法得到单晶颗粒分布均匀的薄膜。
[0066]对比例2
实验方法同实施例1，唯一不同的是含分散剂的环氧树脂薄膜的厚度为15μπι，结果表明:在清洗阿拉伯树胶的时候单晶颗粒已经部分脱落的现象，研磨时也会出现脱落的现象，导致无法制备出结合稳定的单晶颗粒薄膜，进一步，无法制备出衬底柔性单晶颗粒薄膜太阳能电池。
[0067]实验方法同实施例4，唯一不同的是含分散剂的环氧树脂薄膜厚度为60 μ m，结果表明:树脂层厚度已经超过颗粒的粒径，导致无法在颗粒表面制备窗口层和电极层，进一步，无法制备出柔性衬底单晶颗粒薄膜太阳能电池。
[0068]对比例3
实验方法同实施例1，唯一不同的是利用研磨机将露出CZTS单晶颗粒的一面研磨掉40 μ m，结果表明:由单晶颗粒组成的吸收层大部分已被研磨掉，光吸收面积减少，难以制备出高性能的柔性单晶颗粒薄膜太阳能电池。
【主权项】
1.一种柔性衬底单晶颗粒薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 51.选取40?60μ m的单晶颗粒，以化学沉积法在所述单晶颗粒表面制备一层CdS或ZnS缓冲层； 52.利用提拉法在硬质衬底上制备一层阿拉伯树胶薄膜，再在阿拉伯树胶薄膜表面制备一层含有分散剂的胶黏剂薄膜形成复合薄膜； 53.将表面含有CdS或ZnS缓冲层的单晶颗粒嵌入S2制备的复合薄膜中，固化后在CdS或ZnS缓冲层上制备1-ZnO层和AZO层，封装并贴上柔性衬底制得柔性单晶颗粒薄膜层； 54.将S3所述柔性单晶颗粒薄膜层从硬质衬底上揭下，清洗掉阿拉伯树胶薄膜后，经研磨、清洗，露出单晶颗粒表面，然后在单晶颗粒表面溅射Mo薄膜，形成柔性单晶颗粒薄膜太阳能电池； S2所述胶黏剂选自环氧树脂、聚氨酯胶、硅橡胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，SI所述化学沉积法制备CdS或ZnS缓冲层的工艺为:反应溶液为0.001?0.003mol/L硫酸镉/硫酸锌，0.002?0.008mol/L氯化钱，0.01?0.03mol/L硫脲，0.2?0.8mol/L氨水；沉积过程中用搅拌器搅拌反应溶液，搅拌速率为100?200 r/min，薄膜的沉积时间为5?25 min，反应温度控制在60?160。。。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，SI所述CdS或ZnS缓冲层厚度为50 ?60nm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S2所述阿拉伯树胶薄膜的厚度为5?15 μ m，含有分散剂的胶黏剂薄膜的厚度为25?35 μπι。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3所述1-ZnO层和AZO层的厚度分别为 400 ?600nm 和 0.8 ?1.5 μ m。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S4所述研磨是机械研磨，研磨掉的厚度为10?20 μπι。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3所述柔性衬底是PET、PE或PVC。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，SI所述单晶颗粒为铜锌锡硫单晶颗粒或者铜锌锡硫砸单晶颗粒。9.权利要求1至8任一项所述制备方法获得的柔性衬底单晶颗粒薄膜太阳能电池。10.权利要求9所述太阳能电池的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种柔性衬底单晶颗粒太阳能电池的制备方法，是利用化学浴沉积法在单晶颗粒表面沉积缓冲层，以阿拉伯树胶、胶黏剂等有机高分子材料作为粘结剂在硬质衬底上制备双粘结剂层，把包覆了缓冲层的单晶颗粒嵌入双粘结剂层，然后制备窗口层和前电极层，再对单晶颗粒薄膜封装并粘贴柔性衬底；将柔性单晶颗粒薄膜从硬质衬底上揭下，通过清洗、机械研磨、清洗露出平整洁净的单晶颗粒表面，再在上面制备背电极层从而形成电池。单晶颗粒的制备、筛选、清洗、钝化和单晶颗粒吸收层膜的制备过程是分开的，在制备太阳能电池时无需考虑吸收层制备条件对衬底，窗口层、缓冲层的影响，该方法在材料与能源利用率和工业化生产方面具有明显的优势。
【IPC分类】H01L31/036, H01L31/18, H01L31/0445, H01L31/032
【公开号】CN105070788
【申请号】CN201510509873
【发明人】廖峻, 张军, 邵乐喜, 莫德云
【申请人】岭南师范学院
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月19日