一种利用磷酸盐制备太阳电池的方法与流程

本发明涉及太阳电池制备技术，具体涉及一种利用磷酸盐制备太阳电池的方法。

背景技术：

太阳能作为绿色清洁能源，是未来解决能源危机和环境污染的必要选择之一。通过提高太阳电池的器件效率和降低其制造成本以便大规模商业化应用太阳电池。化合物薄膜太阳电池理论效率高，材料消耗少，是最有前景的太阳电池之一。目前商业化应用的cigs薄膜太阳电池通常利用mo层作为太阳电池器件的正电极。mo的化学性能稳定，功函数为4.6ev，与cigs、cztsse薄膜太阳电池的吸收层功函数不匹配，限制了器件效率。提高mo电极的功函数，可以显著优化太阳电池吸收层与背电极之间的势垒高度，改善载流子的分离与传输，从而提高器件效率。目前常用的高功函电极如au等，价格昂贵，不利于薄膜太阳电池的商业化应用。moo3不稳定，需要精确控制其厚度。其次，在高温硒化制备cztsse吸收层时，硫或者硒会与mo生成二硫(硒)化钼(mos(e)2)，增大器件的串联电阻，从而降低器件效率。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明公开一种利用磷酸盐制备太阳电池的方法，包括以下步骤：在衬底上制备mo金属电极；将所述mo金属电极在浓度为5mmol/l的磷酸盐溶液中进行浸泡，然后以500℃～600℃退火30min，获得p掺杂的mo电极；在所述p掺杂的mo电极上形成金属预制层；对所述金属预制层进行后硒化处理或后硫化处理形成吸收层；在所述吸收层上形成缓冲层；在所述缓冲层上形成本征氧化锌层和掺杂氧化锌层；以及形成顶电极。

本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法中，优选为，所述磷酸盐溶液是磷酸钠溶液、磷酸锂溶液、磷酸钾溶液、磷酸铷溶液或磷酸铯溶液。

本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法中，优选为，所述mo金属电极的厚度为1.0μm～2.0μm。

本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法中，优选为，所述mo金属电极浸泡在磷酸根溶液中的时间为20min。

本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法中，优选为，所述吸收层材料为铜锌锡硒薄膜、铜锌锡硫硒薄膜或铜铟镓硒薄膜。

本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法中，优选为，所述缓冲层材料为cds、zns、(cd,zn)s、zn(o,s)或in2s3，厚度为30nm～100nm。

本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法中，优选为，所述缓冲层采用化学水浴法、原子层沉积法或蒸发法制备。

本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法中，优选为，所述顶电极为铝或者镍铝合金，厚度为0.5μm～4μm。

本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法中，优选为，所述本征氧化锌层的厚度为30nm～150nm，所述掺杂氧化锌的厚度为300nm～1500nm。

本发明通过磷酸钠溶液(na3po4)处理，制备p掺杂的mo电极，使mo的功函数从4.6ev提高到5.6ev。p掺杂的mo电极不仅提高了背电极的功函数，还抑制了mos(e)2。磷酸钠溶液处理mo电极制备p掺杂的mo工艺简单，降低了太阳电池的制造成本。

附图说明

图1是本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法的流程图。

图2是本发明的利用磷酸盐制备的太阳电池的结构示意图。

图3是mo金属电极经na3po4溶液处理后，并在不同温度下退火的cztse薄膜太阳电池的效率图。

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，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。

图1是本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法的流程图。图2中示出了利用磷酸盐制备的太阳电池的结构示意图。如图1～2所示，在步骤s1中，在钠钙玻璃衬底100上采用磁控溅射方法制备mo金属电极薄膜，薄膜厚度为1.5μm。

在步骤s2中，配制浓度为5mmol/l的na3po4溶液，将mo金属电极薄膜分别加入到na3po4溶液中，浸泡处理20分钟。然后，将用na3po4溶液处理后的mo金属电极薄膜在500℃～600℃下高温退火30分钟，获得p掺杂的mo金属电极101。

在步骤s3中，采用磁控溅射方法在经na3po4溶液处理后的mo金属电极上溅射铜锌锡金属预制层。

在步骤s4中，将金属预制层进行高温后硒化处理，获得铜锌锡硒(cztse)薄膜102。

在步骤s5中，利用化学水浴方法制备50nm厚的硫化镉(cds)作为缓冲层103。

在步骤s6中，采用磁控溅射法制备本征氧化锌(i-zno)层104，薄膜厚度为50nm。采用直流磁控溅射方法制备掺铝氧化锌105，薄膜的厚度为500nm。

在步骤s7中，采用蒸发方法制备镍铝合金层作为顶电极106，厚度为0.5μm～4μm。

以上，针对本发明的利用磷酸盐制备太阳电池的方法的具体实施方式进行了详细说明，但是本发明不限定于此。各步骤的具体实施方式根据情况可以不同。此外，部分步骤的顺序可以调换，部分步骤可以省略等。例如，在一些实施方式中金属预制层还可以是铜铟镓。在一些实施方式中，还可以对金属预制层进行后硫化处理。在一些实施方式中，吸收层还可以是铜锌锡硫硒、铜铟镓硒等薄膜。在一些实施方式中，缓冲层还可以是zns、(cd,zn)s、zn(o,s)、in2s等薄膜。缓冲层还可以采用原子层沉积法、蒸发法制备。在一些实施方式中，本征氧化锌薄膜厚度在30nm～150nm之间，掺杂氧化锌还可以是掺镓氧化锌薄膜、掺镁氧化锌薄膜，厚度在300nm～1500nm。

本发明通过磷酸盐溶液对金属mo电极进行浸泡并在500℃～600℃退火处理，有效提高了mo电极的功函数，进而降低背界面处的势垒高度，促进载流子的分离与空穴的传输，提高薄膜太阳电池的短路电流、开路电压和器件效率。因此，本发明可应用于薄膜太阳电池电极及器具制造方面的技术领域，并可应用于其他半导体器件制造领域。为了进一步阐述本发明的技术效果，在图3示出了经na3po4溶液处理的mo金属电极在不同温度退火后制备的cztse薄膜太阳电池的效率图。从图3中可以看出，未经磷酸钠溶液处理的太阳电池的开路电压为346mv，mo电极经浓度为5mmol/l的磷酸钠溶液浸泡处理，然后分别在500℃，550℃，600℃下退火30min制备的太阳电池的开路电压分别是355mv，425mv，410mv。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。