本发明属于太阳能
技术领域：
，具体涉及一种用于太阳能电池的SnZnO缓冲层。
背景技术：
：铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池具有成本低、转化效率高、稳定性好的特点,是目前太阳能电池领域研究的热点之一。2013年，瑞士联邦材料科学与技术实验室(EmPa)宣布，其研发的柔性衬底CIGS太阳能光伏电池已凭借20.4%的高转换效率刷新世界记录。CIGS薄膜太阳能电池传统的结构为Basis/Mo/CIGS/CdS/ZnO/AZO，其中CdS为缓冲层，采用CdS作为缓冲层存在以下的缺点：首先，CdS是有毒化学物质；其次，制备CdS缓冲层的常用方法是化学水浴法（CBD），而薄膜太阳能电池的其它各层通常在真空中用干法制备。因此，若采用干法和湿法混合工艺的生产线，则提高了工艺的复杂性。此外，由于CdS薄膜的禁带宽度在2.3~2.4eV之间，因此太阳光谱中只有蓝光波长以下的光谱范围才能被电池所吸收，限制了薄膜太阳能电池效率的进一步提升。正是在这种情形下，近一二十年来人们一直在努力寻找可以替代CdS作为缓冲层的材料，目前已经取得了一些成果。主要包括用ZnS、ZnSe、ZnO、In2Se3、InZnSex等薄膜材料取代CdS做缓冲层。其中ZnO是一种多功能的n型Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,其可见光范围内的平均透光率可达85%以上，激子束缚能达60meV，因此ZnO已成为取代CdS作为缓冲层的理想材料之一。Delahoy和Platzer-bjorkman等人分别于2000年和2003年提出直接用ZnO薄膜替代CdS薄膜作为缓冲层材料，实验结果说明了用ZnO替代CdS作为缓冲层材料能够取得比较理想的光电性能，且ZnO/CIGS异质结的短路电流还要优于CdS/CIGS异质结。现有的制备ZnO缓冲层的方法有溶胶-凝胶法、微波水热法，但是存在制备的薄膜结晶性差，有空洞，薄膜的厚度不易控制等技术性问题。技术实现要素：本发明的目的是提供一种用于太阳能电池的SnZnO缓冲层，本发明有效提高缓冲层致密性，修复了缓冲层薄膜的缺陷问题，有效减少载流子复合，从而显著提高电池短路电流密度和填充因子，实现电池能量转换效率。一种用于太阳能电池的SnZnO缓冲层，其制备步骤如下：步骤1，将醋酸锌加入至无水乙醇中，搅拌均匀后，滴加醋酸，搅拌均匀形成醋酸锌溶液；步骤2，将二乙醇胺加入醋酸锌溶液，同时加入有机锡盐，搅拌形成锌锡混合液；步骤3，将锌锡混合液放入反应釜中，加入EDTA，搅拌均匀后进行曝气反应3-5h；步骤4，将曝气反应后的混合液进行蒸馏反应2-4h，得到混合浓缩液；步骤5，将混合浓缩液加入分散剂进行低温搅拌，静置陈化3-8h；步骤6，将混合浓缩液涂覆在基材上，进行高温烧结2-4h；步骤7，将烧结后基材放入乙二胺气体氛围进行高温高压反应，冷却后即可得到缓冲层。所述缓冲层的配方如下：醋酸锌15-20份、无水乙醇30-50份、醋酸0.3-0.7份、二乙醇胺2-4份、有机锡盐15-20份、EDTA20-40份、分散剂3-7份。所述有机锡盐采用二甲基锡、二辛基锡或四苯基锡中的一种。所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮、苄基三乙基氯化铵或苄基三甲基氯化铵中的一种。所述步骤1和步骤2中的搅拌速度为500-1200r/min。所述步骤3中的曝气反应气体为氨气，所述曝气气体的流速为30-50mL/min，所述曝气反应温度为60-80℃。所述步骤4中的蒸馏反应采用水浴蒸馏法，所述蒸馏反应的温度为80-95℃，所述蒸馏后体积为混合液的40-70%。所述步骤5中的搅拌温度为20-30℃，所述搅拌速度为1000-1500r/min，所述陈化温度为5-10℃。所述步骤6中的涂覆面积为1-1.5mL/cm2，所述烧结温度为200-350℃，所述烧结反应的压力为0.2-0.8MPa。所述步骤7中的乙二胺的量是醋酸锌的7-10倍，所述高温高压反应的温度为150-180℃，压力为1.1-2.3MPa，所述高温高压反应的时间为2-4h，所述冷却反应的温度为自然冷却。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：1、本发明有效提高缓冲层致密性，修复了缓冲层薄膜的缺陷问题，有效减少载流子复合，从而显著提高电池短路电流密度和填充因子，实现电池能量转换效率。2、本发明改善了缓冲层表面平整度，减少了缓冲层表面絮状物，减少额载流子在缓冲层/窗口层界面的复合，提高薄膜太阳能电池的短路电流密度1.0-2.0mA/cm2，提高电池转换效率绝对值1-3％。3、本发明采用的曝气气体和蒸馏液体均可以重复使用，工艺成本低，符合环保要求，同时设备简单可靠、操作安全、适用于工业化生产。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步描述：实施例1一种用于太阳能电池的SnZnO缓冲层，其制备步骤如下：步骤1，将醋酸锌加入至无水乙醇中，搅拌均匀后，滴加醋酸，搅拌均匀形成醋酸锌溶液；步骤2，将二乙醇胺加入醋酸锌溶液，同时加入有机锡盐，搅拌形成锌锡混合液；步骤3，将锌锡混合液放入反应釜中，加入EDTA，搅拌均匀后进行曝气反应3-5h；步骤4，将曝气反应后的混合液进行蒸馏反应2h，得到混合浓缩液；步骤5，将混合浓缩液加入分散剂进行低温搅拌，静置陈化3h；步骤6，将混合浓缩液涂覆在基材上，进行高温烧结2h；步骤7，将烧结后基材放入乙二胺气体氛围进行高温高压反应，冷却后即可得到缓冲层。所述缓冲层的配方如下：醋酸锌15份、无水乙醇30份、醋酸0.3份、二乙醇胺2份、有机锡盐15份、EDTA20份、分散剂3份。所述有机锡盐采用二甲基锡。所述分散剂采用聚乙烯吡咯烷酮。所述步骤1和步骤2中的搅拌速度为500r/min。所述步骤3中的曝气反应气体为氨气，所述曝气气体的流速为30mL/min，所述曝气反应温度为60℃。所述步骤4中的蒸馏反应采用水浴蒸馏法，所述蒸馏反应的温度为80℃，所述蒸馏后体积为混合液的40%。所述步骤5中的搅拌温度为20℃，所述搅拌速度为1000r/min，所述陈化温度为5℃。所述步骤6中的涂覆面积为1mL/cm2，所述烧结温度为200℃，所述烧结反应的压力为0.2MPa。所述步骤7中的乙二胺的量是醋酸锌的7倍，所述高温高压反应的温度为150℃，压力为1.1MPa，所述高温高压反应的时间为2h，所述冷却反应的温度为自然冷却。实施例2一种用于太阳能电池的SnZnO缓冲层，其制备步骤如下：步骤1，将醋酸锌加入至无水乙醇中，搅拌均匀后，滴加醋酸，搅拌均匀形成醋酸锌溶液；步骤2，将二乙醇胺加入醋酸锌溶液，同时加入有机锡盐，搅拌形成锌锡混合液；步骤3，将锌锡混合液放入反应釜中，加入EDTA，搅拌均匀后进行曝气反应5h；步骤4，将曝气反应后的混合液进行蒸馏反应4h，得到混合浓缩液；步骤5，将混合浓缩液加入分散剂进行低温搅拌，静置陈化8h；步骤6，将混合浓缩液涂覆在基材上，进行高温烧结4h；步骤7，将烧结后基材放入乙二胺气体氛围进行高温高压反应，冷却后即可得到缓冲层。所述缓冲层的配方如下：醋酸锌20份、无水乙醇50份、醋酸0.7份、二乙醇胺4份、有机锡盐20份、EDTA40份、分散剂7份。所述有机锡盐采用二辛基锡。所述分散剂采用苄基三乙基氯化铵。所述步骤1和步骤2中的搅拌速度为1200r/min。所述步骤3中的曝气反应气体为氨气，所述曝气气体的流速为50mL/min，所述曝气反应温度为80℃。所述步骤4中的蒸馏反应采用水浴蒸馏法，所述蒸馏反应的温度为95℃，所述蒸馏后体积为混合液的70%。所述步骤5中的搅拌温度为30℃，所述搅拌速度为1500r/min，所述陈化温度为10℃。所述步骤6中的涂覆面积为1.5mL/cm2，所述烧结温度为350℃，所述烧结反应的压力为0.8MPa。所述步骤7中的乙二胺的量是醋酸锌的10倍，所述高温高压反应的温度为180℃，压力为2.3MPa，所述高温高压反应的时间为4h，所述冷却反应的温度为自然冷却。实施例3一种用于太阳能电池的SnZnO缓冲层，其制备步骤如下：步骤1，将醋酸锌加入至无水乙醇中，搅拌均匀后，滴加醋酸，搅拌均匀形成醋酸锌溶液；步骤2，将二乙醇胺加入醋酸锌溶液，同时加入有机锡盐，搅拌形成锌锡混合液；步骤3，将锌锡混合液放入反应釜中，加入EDTA，搅拌均匀后进行曝气反应4h；步骤4，将曝气反应后的混合液进行蒸馏反应3h，得到混合浓缩液；步骤5，将混合浓缩液加入分散剂进行低温搅拌，静置陈化5h；步骤6，将混合浓缩液涂覆在基材上，进行高温烧结3h；步骤7，将烧结后基材放入乙二胺气体氛围进行高温高压反应，冷却后即可得到缓冲层。所述缓冲层的配方如下：醋酸锌18份、无水乙醇40份、醋酸0.4份、二乙醇胺3份、有机锡盐18份、EDTA35份、分散剂5份。所述有机锡盐采用四苯基锡。所述分散剂采用苄基三甲基氯化铵。所述步骤1和步骤2中的搅拌速度为800r/min。所述步骤3中的曝气反应气体为氨气，所述曝气气体的流速为40mL/min，所述曝气反应温度为70℃。所述步骤4中的蒸馏反应采用水浴蒸馏法，所述蒸馏反应的温度为90℃，所述蒸馏后体积为混合液的60%。所述步骤5中的搅拌温度为25℃，所述搅拌速度为1300r/min，所述陈化温度为8℃。所述步骤6中的涂覆面积为1.3mL/cm2，所述烧结温度为250℃，所述烧结反应的压力为0.5MPa。所述步骤7中的乙二胺的量是醋酸锌的9倍，所述高温高压反应的温度为170℃，压力为1.8MPa，所述高温高压反应的时间为3h，所述冷却反应的温度为自然冷却。实施例1-3的性能检测效果如下：项目实施例1实施例2实施例3薄膜厚度120nm123nm106nm可见光透过率86.9%88.7%90.2%禁带宽度3.24eV3.31eV3.09eV以上所述仅为本发明的一实施例，并不限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。当前第1页1 2 3