本发明属于光电子材料与器件领域，更具体地，涉及一种基于界面阻挡层的硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法。
背景技术：
近年来，薄膜太阳能电池由于其制备工艺简单，柔性突出等优势而呈现蓬勃发展的趋势，尤其是化合物半导体薄膜电池，是光伏技术研究的中心的热点。目前主流的化合物半导体薄膜电池主要有铜铟镓硒(cigs)和碲化镉(cdte)薄膜太阳能电池，但是由于这两种电池中含有资源稀缺的元素铟(in)和剧毒元素镉(cd),并且制备工艺复杂，所以大范围的应用受到了限制，并且，效率的进一步提升也十分缓慢。并且这些材料的三围结构导致晶界的不连续和许多悬挂键，进一步有更多的复合中心，限制了开压的进一步提升。
而硒化锑作为一种一维链状结构材料，其(sb4se6)n带沿001方向通过锑和硒的共价键堆积，010方向带间通过范德瓦尔斯力结合的结构使得在平行的带间堆积方向载流子传输受阻，带内传输搞笑，并且克服了上述三维材料的晶界不连续和悬挂键的问题。其禁带宽度为1.1ev，在可见光的短波区域有很大的吸光系数(大于105cm-1)，并且绿色无毒，原材料天然丰度高等一系列有点决定其广阔的发展前景。
目前常用快速热蒸发法(rte)来沉积硒化锑薄膜，制作的电池结构为glass/fto或ito/cds/硒化锑/au，但是此种电池的cds/硒化锑界面存在严重的离子扩散，如cd离子扩散进入硒化锑层形成一个n型层使之出现一个同质结，并且引入了一个0.22ev的施主能级，这破坏了异质结的质量，引起器件的稳定性能下降，对效率的提升也是一大阻碍。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于利用原子沉积法沉积阻挡层，阻止硒化锑层和缓冲层之间的离子扩散，由此克服硒化锑层和n型层之间的离子扩散所带来的对异质结质量和器件稳定性能的损害的弊端。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于界面阻挡层的硒化锑薄膜太阳能电池一种基于界面阻挡层的硒化锑薄膜太阳能电池，包括从下至上依次排列的玻璃基底、透明导电氧化物层、n型层、界面阻挡层、硒化锑吸光活性层、电极；其中，界面阻挡层为al2o3层、zro2层或sio2层。
进一步地，al2o3层、zro2层、sio2层的厚度为0.1nm～2nm。
进一步地，硒化锑吸光活性层的厚度为600nm，电极厚度为70nm。
进一步地，透明导电氧化物层为ito层或fto层。
进一步地，ito层、fto层的厚度分别为200nm和400nm。
进一步地，n型层为cds层、tio2层或zno层。
进一步地，cds层、tio2层、zno层的厚度分别为80nm、60nm、50nm。
按照本发明的另一方面，提供了一种基于界面阻挡层的硒化锑薄膜太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)在玻璃基底上表面制作透明导电氧化物层；
(2)使用化学水浴沉积法或喷射热分解法在透明导电氧化物层上表面沉积n型层薄膜；
(3)在上述所得的n型层上表面使用原子层沉积法沉积厚度为0.1nm～2nm的al2o3或者zro2或者sio2的原子层，形成界面阻挡层；
(4)使用快速热蒸发法或者电化学沉积法或近空间升华法或磁控溅射法等在界面阻挡层上表面镀覆硒化锑吸光活性层；
(5)使用热蒸发法在硒化锑吸光活性层上表面镀覆电极。
进一步地，透明导电氧化物层为ito层或fto层，ito、fto的厚度分别为200nm和400nm。
进一步地，n型层为cds层、tio2层或zno层，cds层、tio2层、zno层的厚度分别为80nm、60nm、50nm。
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，由于zro2层、al2o3层、sio2层具有高稳定性、高介电常数的特点，从而能够阻挡硒化锑活性层和n型电子收集层之间的相互离子扩散，提高异质结质量和器件稳定性，解决一维链状结构的硒化锑薄膜太阳能电池异质结界面离子扩散的问题，能够显著提高太阳能电池的稳定性。
附图说明
图1是本发明太阳能电池基本结构示意图；
图2是本发明实施例一中所采用的电池结构；
图3是本发明实施例一中外量子效率对照图；
图4(a)～(d)为本发明实施例一的稳定性测试结果图；
图5为实施例二中所采用的电池结构。
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，以下结合附图及实施例，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。
请参照图1，本发明的硒化锑薄膜太阳能电池包括从下至上依次排列的玻璃基底、透明导电氧化物层、n型层、界面阻挡层、硒化锑吸光活性层、电极。
其制备步骤如下：
(1)在玻璃基底上表面制作透明导电氧化物层；
(2)使用化学水浴沉积法或喷射热分解法在透明导电氧化物层上表面沉积n型层薄膜；
(3)在上述所得的n型层上表面使用原子层沉积法沉积厚度为0.1nm～2nm的al2o3或者zro2或者sio2的原子层，形成界面阻挡层；
(4)使用快速热蒸发法或者电化学沉积法或近空间升华法或磁控溅射法等在界面阻挡层上表面镀覆硒化锑吸光活性层；
(5)使用热蒸发法在硒化锑吸光活性层上表面镀覆电极。
下面，结合具体实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例一
请参照图2，本实施例的硒化锑薄膜太阳能电池从下至上依次为玻璃基底、ito层、cds层、zro2层、硒化锑吸光活性层、金电极。其制备方法如下：
(1)在玻璃基底上表面制作透明导电氧化物层，本实施例采用ito层。然后采用超声清洗法，按照如下步骤在加热温度为20-50℃条件下超声清洗带有ito层的玻璃基底，每一步30min：洗洁精+去离子水，丙酮，异丙醇，乙醇，去离子水。清洗完毕后，用氮气吹干。
(2)采用化学水浴沉积法，沉积硫化镉(cds)薄膜作为n型层。水浴温度为68.5℃，先将220ml去离子水放入500ml烧杯中搅拌预热至68.5℃，再加入0.015m的cdso4的水溶液30ml和分析纯的氨水40ml,预热3min，再加入1.5m的硫脲的水溶液15ml，伸入要镀膜的导电玻璃，16min取出片子，以洁净去离子水洗净，氮气吹干。沉积的薄膜厚度为100nm。
称取0.2gcdcl2溶于10ml的甲醇，将此溶液旋涂于cds薄膜上，再用甲醇旋涂清洗薄膜，分别在80℃和400℃退火5min。
(3)使用原子层沉积法，在上述器件上按原子层沉积(ald，atomiclayerdeposition)的标准工艺沉积一层厚度为1nm的zro2薄膜，此层为界面阻挡层，阻挡扩散。
(4)采用快速热蒸发发沉积硒化锑薄膜。称取0.4g的硒化锑粉末放置于蒸发源，设置蒸发程序为30s从室温升至310℃，310℃保温900s，30s内升温至570℃，570℃沉积33s，降温至60℃以下方可取出器件，此步沉积了厚度为400nm的薄膜，得到硒化锑吸光活性层。
(5)采用热蒸发法，在硒化锑表面蒸镀金电极，电极厚度为80nm。
本实施例的外量子效率对照图如图3，由图3可知，在200nm以下、670nm以上波段，有zro2阻挡层的外量子效率均高于无zro2阻挡层的外量子效率。
本实施例的稳定性测试图如图4(a)～(d)，其中，上方曲线采用右侧纵坐标，下方曲线采用左侧纵坐标。
图4(a)、4(c)是有zro2阻挡层和无zro2阻挡层的j-v特性曲线对比，由图4(a)、4(c)可知，有zro2阻挡层时开路电压vol及短路电流密度随时间变化并无明显波动；图4(b)、4(d)是有zro2阻挡层和无zro2阻挡层的i-v填充因子对比，由图4(b)、4(d)可知，有zro2阻挡层时填充因子ff随时间变化并未降低，而无zro2阻挡层时填充因子ff随时间变化降低。
即，有zro2阻挡层的太阳能电池性能曲线更加稳定。
实施例二
请参照图5，本实施例的硒化锑薄膜太阳能电池从下至上依次为玻璃基底、fto层、zno层、sio2层、硒化锑吸光活性层、金电极。其制备方法如下：
(1)在玻璃基底上表面制作透明导电氧化物层，本实施例采用fto层。采用超声清洗法，按照如下步骤超声清洗带有fto层的玻璃基底，每一步30min，加热温度为20-50℃：洗洁精+去离子水，丙酮，异丙醇，乙醇，去离子水。清洗完毕后，用氮气吹干。
(2)采用喷射热分解法在透明导电薄膜上沉积一层zno缓冲层作为n型层，原料优选醋酸锌，分解温度优选500摄氏度。
(3)使用原子层沉积法，在上述器件上按ald的标准工艺沉积一层厚度为0.5nm的sio2薄膜，此层为界面阻挡层，阻挡扩散。
(4)采用快速热蒸发发沉积硒化锑薄膜。
(5)采用热蒸发法，在硒化锑表面蒸镀金电极，电极厚度为80nm。
在其他实施例中(未图示)，太阳能电池与实施例一和实施例二的主要区别在于各层厚度及材料，其制备方法类似。几种优选的厚度组合如表1所示：
表1
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。