一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法与流程

本发明涉及光伏器件设计制备技术领域，特别是涉及一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法，属于太阳能电池技术领域。

背景技术：

太阳能光伏发电属于国家鼓励力度最大的绿色发电能源项目。“十三五”光伏规划指出将继续保持较快发展，重点发展高效、低成本、轻便、极具产业竞争力的太阳能电池。近来，研究绿色无毒、制备工艺简单、成本低廉和高效的新型薄膜太阳能电池成为了热点。ⅴ-ⅵ族化合物硒化锑(sb2se3)材料因具有禁带宽度合适(～1.17ev，接近硅1.12ev，理论单节sb2se3电池的效率可达30％以上)、吸光系数大(可见光区>10⁵cm^-1，非晶硅薄膜的光吸收系数约为10⁴cm^-1)、物相简单稳定、可实现较低温(<300℃)高质量生长、原料价格低廉、储量丰富、绿色无毒等优势，而备受关注。如何提高硒化锑薄膜太阳能电池的光电转换效率成为了重点。

目前硒化锑薄膜太阳能电池的研究仍旧处于初级阶段，所制备的硒化锑薄膜电池的光电转换效率低，主要是因为硒化锑为独特的一位链状材料，载流子的链间传输困难，材料电阻大，掺杂浓度低等问题，导致硒化锑薄膜电池的光生电流较小，填充因子低。

技术实现要素：

针对现有硒化锑电池制备技术和改进需求，本发明提供了一种硒化锑薄膜太阳能电池的背表面的钝化处理方法，通过采用ercl3水溶液对其背表面进行钝化处理，以降低背电极的接触电阻，促进光生载流子的收集，提高填充因子，改善硒化锑薄膜太阳能电池的背电极的收集效率，进而提高电池的光电转换效率，由此解决现有技术的硒化锑薄膜电池的光生电流较小，填充因子低，光电转换效率低的技术问题。

本发明提供一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的处理方法，采用ercl3水溶液对硒化锑薄膜太阳能电池的背表面进行处理，降低该太阳能电池的背表面与背电极的接触电阻，增加所述背电极对光生载流子的收集效率，提高该硒化锑薄膜太阳能电池的光电转换效率；所述背表面为硒化锑薄膜。

优选地，所述ercl3水溶液中的er离子能够钝化所述太阳能电池的背表面的表面缺陷和晶界缺陷，减小缺陷密度。

优选地，所述处理方法能够使该硒化锑薄膜太阳能电池的光电转换效率提高1％～2％。

优选地，所述的处理方法，其包括如下步骤：

(1)将硒化锑薄膜太阳能电池置于热台上；

(2)将ercl3水溶液滴加到所述硒化锑薄膜太阳能电池的背表面，使其覆盖所述背表面，并静置，使所述ercl3水溶液中的er离子渗入所述背表面，所述背表面为硒化锑薄膜；

(3)采用去离子水清洗，干燥后得到处理后的硒化锑薄膜太阳能电池。

优选地，步骤(1)所述热台的温度为60℃～180℃。

优选地，步骤(1)所述热台的温度为60℃～100℃。

优选地，步骤(2)所述ercl3水溶液的浓度范围为0.05m～0.5m。

优选地，步骤(2)所述静置时间为10min～30min。

优选地，步骤(3)所述清洗在涂膜机上进行。

优选地，步骤(3)所述干燥方法为甩干。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明采用ercl3水溶液对硒化锑太阳能电池进行背表面钝化处理，er离子能够对硒化锑薄膜表面缺陷和晶界缺陷进行钝化，填充硒化锑表面及晶界缺陷，能够有效的降低硒化锑表面与背电极之间的接触电势，增大背电极对光生载流子的收集效率，进而提高硒化锑电池的光电转换效率。

(2)本发明的硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法简单易行，有效的改善了硒化锑电池的背接触特性，电池的光电转换效率显著提高。

附图说明

图1是本发明实施例3所得到的硒化锑薄膜表面的开尔文探针表面电势mapping图：(a)处理前；(b)处理后；

图2是本发明实施例3所得到的硒化锑薄膜电池处理前后的电流密度-电压曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法，采用ercl3水溶液对硒化锑薄膜太阳能电池背表面的硒化锑薄膜进行钝化处理，通过er离子对硒化锑薄膜表面缺陷和晶界缺陷进行钝化，填充硒化锑薄膜表面及晶界缺陷，降低背电极的接触电阻，促进光生载流子的收集，提高电池的填充因子，从而提高该硒化锑薄膜电池光电转换效率。通过该钝化处理方法，该硒化锑薄膜电池光电转换效率能够提高约1％～2％。

具体地，该钝化处理方法，包括如下步骤：

(1)将硒化锑薄膜太阳能电池置于60℃～180℃，优选60℃～100℃的热台上；

(2)将0.05m～0.5m的ercl3水溶液滴到该硒化锑薄膜电池的背表面，使其覆盖背表面，并静置10min～30min，使er离子渗入硒化锑薄膜，完成对薄膜表面及晶界的缺陷钝化。

(3)将该太阳能薄膜电池置于涂膜机上采用去离子水清洗，甩干后得到钝化处理后的硒化锑薄膜太阳能电池，在旋涂机上清洗可以更均匀的去除薄膜表面残留的ercl2溶液。

本发明所涉及的硒化锑薄膜电池结构为氧化铟锡(ito)/硫化镉/硒化锑/金电极，处理方法是在蒸镀金电极(背电极)之前，对氧化铟锡(ito)/硫化镉/硒化锑结构电池的硒化锑薄膜表面(背表面)进行处理，减少硒化锑薄膜表面和晶界的缺陷，改善薄膜质量，从而降低硒化锑薄膜与金电极(背电极)的接触势垒，降低该太阳能电池背电极的接触电阻，增加对光生载流子的利用效率，提高该硒化锑薄膜电池的光电转换效率。

实施例1：

(1)硒化锑薄膜电池置于温度为60℃的热台上；

(2)然后将0.5m的ercl3水溶液滴到硒化锑电池的背表面，并使其覆盖背表面，静置30min；

(3)将电池器件置于涂膜机上采用去离子水清洗，并甩干；

(4)然后在背面蒸镀电极，获得硒化锑薄膜太阳能电池，并对其进行标准太阳光下电流-电压测试。

实施例2：

(1)硒化锑薄膜电池置于温度为120℃的热台上；

(2)然后将0.2m的ercl3水溶液滴到硒化锑电池的背表面，并使其覆盖背表面，静置20min；

(3)将电池器件置于涂膜机上采用去离子水清洗，并甩干；

(4)然后在背面蒸镀电极，获得硒化锑薄膜太阳能电池，并对其进行标准太阳光下电流-电压测试。

实施例3：

(1)硒化锑薄膜电池置于温度为160℃的热台上；

(2)然后将0.05m的ercl3水溶液滴到硒化锑电池的背表面，并使其覆盖背表面，静置10min；

(3)将电池器件置于涂膜机上采用去离子水清洗，并甩干；

(4)然后在背面蒸镀电极，获得硒化锑薄膜太阳能电池，并对其进行了表面电势和标准太阳光下电流-电压测试。

开尔文探针电势mapping图如图1所示，图1(a)是处理前的测试结果，图1(b)是ercl3溶液处理后的测试结果，结果表明经过处理后硒化锑表面的电势变高，从而降低了硒化锑和背电极的接触势垒，并通过对硒化锑薄膜进行的变温电导实验测试，证明了薄膜中缺陷态减少，提高了薄膜质量，有利于增大光生载流子的分离及收集效率。

电流-电压的测试结果如图2所示，处理后电池的短路电流密度由26.86ma/cm²提高到了29.44ma/cm²，填充因子由53.76％提高到了56.56％，光电转换效率由5.43％提高到了6.44％。

由此可见，由上述方法处理获得的硒化锑薄膜太阳能电池利用ercl3溶液对其背表面进行钝化处理，降低了背接触电势，能有效促进光生载流子的收集，提高了电池的填充因子，为进一步提高硒化锑薄膜太阳能电池的光电转换效率提供了技术支持。

实施例4：

(1)硒化锑薄膜电池置于温度为100℃的热台上；

(2)然后将0.05m的ercl3水溶液滴到硒化锑电池的背表面，并使其覆盖背表面，静置10min；

(3)将电池器件置于涂膜机上采用去离子水清洗，并甩干；

(4)然后在背面蒸镀电极，获得硒化锑薄膜太阳能电池，并对其进行了表面电势和标准太阳光下电流-电压测试。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。