本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時加入有機錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)3?5h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)2?4h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫攪拌，靜置陳化3?8h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)2?4h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。本發(fā)明專利技術(shù)有效提高緩沖層致密性，修復(fù)了緩沖層薄膜的缺陷問題，有效減少載流子復(fù)合，從而顯著提高電池短路電流密度和填充因子，實現(xiàn)電池能量轉(zhuǎn)換效率。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于太陽能
，具體涉及一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層。
技術(shù)介紹
銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池具有成本低、轉(zhuǎn)化效率高、穩(wěn)定性好的特點,是目前太陽能電池領(lǐng)域研究的熱點之一。2013年，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實驗室(EmPa)宣布，其研發(fā)的柔性襯底CIGS太陽能光伏電池已憑借20.4%的高轉(zhuǎn)換效率刷新世界記錄。CIGS薄膜太陽能電池傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)為Basis/Mo/CIGS/CdS/ZnO/AZO，其中CdS為緩沖層，采用CdS作為緩沖層存在以下的缺點：首先，CdS是有毒化學(xué)物質(zhì)；其次，制備CdS緩沖層的常用方法是化學(xué)水浴法（CBD），而薄膜太陽能電池的其它各層通常在真空中用干法制備。因此，若采用干法和濕法混合工藝的生產(chǎn)線，則提高了工藝的復(fù)雜性。此外，由于CdS薄膜的禁帶寬度在2.3~2.4eV之間，因此太陽光譜中只有藍(lán)光波長以下的光譜范圍才能被電池所吸收，限制了薄膜太陽能電池效率的進(jìn)一步提升。正是在這種情形下，近一二十年來人們一直在努力尋找可以替代CdS作為緩沖層的材料，目前已經(jīng)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做緩沖層。其中ZnO是一種多功能的n型Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料,其可見光范圍內(nèi)的平均透光率可達(dá)85%以上，激子束縛能達(dá)60meV，因此ZnO已成為取代CdS作為緩沖層的理想材料之一。Delahoy和Platzer-bjorkman等人分別于2000年和2003年提出直接用ZnO薄膜替代CdS薄膜作為緩沖層材料，實驗結(jié)果說明了用ZnO替代CdS作為緩沖層材料能夠取得比較理想的光電性能，且ZnO/CIGS異質(zhì)結(jié)的短路電流還要優(yōu)于CdS/CIGS異質(zhì)結(jié)。現(xiàn)有的制備ZnO緩沖層的方法有溶膠-凝膠法、微波水熱法，但是存在制備的薄膜結(jié)晶性差，有空洞，薄膜的厚度不易控制等技術(shù)性問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，本專利技術(shù)有效提高緩沖層致密性，修復(fù)了緩沖層薄膜的缺陷問題，有效減少載流子復(fù)合，從而顯著提高電池短路電流密度和填充因子，實現(xiàn)電池能量轉(zhuǎn)換效率。一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時加入有機錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)3-5h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)2-4h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫攪拌，靜置陳化3-8h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)2-4h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。所述緩沖層的配方如下：醋酸鋅15-20份、無水乙醇30-50份、醋酸0.3-0.7份、二乙醇胺2-4份、有機錫鹽15-20份、EDTA20-40份、分散劑3-7份。所述有機錫鹽采用二甲基錫、二辛基錫或四苯基錫中的一種。所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮、芐基三乙基氯化銨或芐基三甲基氯化銨中的一種。所述步驟1和步驟2中的攪拌速度為500-1200r/min。所述步驟3中的曝氣反應(yīng)氣體為氨氣，所述曝氣氣體的流速為30-50mL/min，所述曝氣反應(yīng)溫度為60-80℃。所述步驟4中的蒸餾反應(yīng)采用水浴蒸餾法，所述蒸餾反應(yīng)的溫度為80-95℃，所述蒸餾后體積為混合液的40-70%。所述步驟5中的攪拌溫度為20-30℃，所述攪拌速度為1000-1500r/min，所述陳化溫度為5-10℃。所述步驟6中的涂覆面積為1-1.5mL/cm2，所述燒結(jié)溫度為200-350℃，所述燒結(jié)反應(yīng)的壓力為0.2-0.8MPa。所述步驟7中的乙二胺的量是醋酸鋅的7-10倍，所述高溫高壓反應(yīng)的溫度為150-180℃，壓力為1.1-2.3MPa，所述高溫高壓反應(yīng)的時間為2-4h，所述冷卻反應(yīng)的溫度為自然冷卻。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：1、本專利技術(shù)有效提高緩沖層致密性，修復(fù)了緩沖層薄膜的缺陷問題，有效減少載流子復(fù)合，從而顯著提高電池短路電流密度和填充因子，實現(xiàn)電池能量轉(zhuǎn)換效率。2、本專利技術(shù)改善了緩沖層表面平整度，減少了緩沖層表面絮狀物，減少額載流子在緩沖層/窗口層界面的復(fù)合，提高薄膜太陽能電池的短路電流密度1.0-2.0mA/cm2，提高電池轉(zhuǎn)換效率絕對值1-3％。3、本專利技術(shù)采用的曝氣氣體和蒸餾液體均可以重復(fù)使用，工藝成本低，符合環(huán)保要求，同時設(shè)備簡單可靠、操作安全、適用于工業(yè)化生產(chǎn)。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)做進(jìn)一步描述：實施例1一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時加入有機錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)3-5h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)2h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫攪拌，靜置陳化3h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)2h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。所述緩沖層的配方如下：醋酸鋅15份、無水乙醇30份、醋酸0.3份、二乙醇胺2份、有機錫鹽15份、EDTA20份、分散劑3份。所述有機錫鹽采用二甲基錫。所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮。所述步驟1和步驟2中的攪拌速度為500r/min。所述步驟3中的曝氣反應(yīng)氣體為氨氣，所述曝氣氣體的流速為30mL/min，所述曝氣反應(yīng)溫度為60℃。所述步驟4中的蒸餾反應(yīng)采用水浴蒸餾法，所述蒸餾反應(yīng)的溫度為80℃，所述蒸餾后體積為混合液的40%。所述步驟5中的攪拌溫度為20℃，所述攪拌速度為1000r/min，所述陳化溫度為5℃。所述步驟6中的涂覆面積為1mL/cm2，所述燒結(jié)溫度為200℃，所述燒結(jié)反應(yīng)的壓力為0.2MPa。所述步驟7中的乙二胺的量是醋酸鋅的7倍，所述高溫高壓反應(yīng)的溫度為150℃，壓力為1.1MPa，所述高溫高壓反應(yīng)的時間為2h，所述冷卻反應(yīng)的溫度為自然冷卻。實施例2一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時加入有機錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)5h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)4h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫攪拌，靜置陳化8h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)4h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。所述緩沖層的配方如下：醋酸鋅20份、無水乙醇50份、醋酸0.7份、二乙醇胺4份、有機錫鹽20份、EDTA40份、分散劑7份。所述有機錫鹽采用二辛基錫。所述分散劑采用芐基三乙基氯化銨。所述步驟1和步驟2中的攪拌速度為1200r/min。所述步驟3中的曝本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其特征在于，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時加入有機錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)3?5h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)2?4h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫攪拌，靜置陳化3?8h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)2?4h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其特征在于，其制備步驟如下：步驟1，將醋酸鋅加入至無水乙醇中，攪拌均勻后，滴加醋酸，攪拌均勻形成醋酸鋅溶液；步驟2，將二乙醇胺加入醋酸鋅溶液，同時加入有機錫鹽，攪拌形成鋅錫混合液；步驟3，將鋅錫混合液放入反應(yīng)釜中，加入EDTA，攪拌均勻后進(jìn)行曝氣反應(yīng)3-5h；步驟4，將曝氣反應(yīng)后的混合液進(jìn)行蒸餾反應(yīng)2-4h，得到混合濃縮液；步驟5，將混合濃縮液加入分散劑進(jìn)行低溫攪拌，靜置陳化3-8h；步驟6，將混合濃縮液涂覆在基材上，進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)2-4h；步驟7，將燒結(jié)后基材放入乙二胺氣體氛圍進(jìn)行高溫高壓反應(yīng)，冷卻后即可得到緩沖層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其特征在于，所述緩沖層的配方如下：醋酸鋅15-20份、無水乙醇30-50份、醋酸0.3-0.7份、二乙醇胺2-4份、有機錫鹽15-20份、EDTA20-40份、分散劑3-7份。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其特征在于，所述有機錫鹽采用二甲基錫、二辛基錫或四苯基錫中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于太陽能電池的SnZnO緩沖層，其特征在于，所述分散劑采用聚乙烯吡咯烷酮、芐基三乙基氯化銨或芐基三甲基氯化銨中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李志彬，魏雷杰，史佳卉，王春早，
申請(專利權(quán))人：紹興文理學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33
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