后续RTP热处理分别在450°C，550°C温度下进行，保温时间2min，然后随炉冷却。整个RTP热处理过程使用Ar气作为保护气氛;第三，以MoS2粉末为原料，以氩气为携载气体，在500°C温度范围内利用热蒸发法在β—In2S3薄膜表面制备MoS2薄膜，沉积时间30min;第四，利用化学浴沉积在缓冲层MoS2上沉积P型硫化亚锡(SnS)薄膜，将氯化亚锡(SnCl2.2H20)溶解于适量的丙酮当中，然后加入体积比为60%的三乙醇胺溶液并搅拌使之均匀混合，待溶液中出现了白色絮状物时，给溶液中加入一定浓度的硫代乙酰胺溶液，并搅拌均匀。接着通过加入适量的氨水和氯化铵缓冲溶液来调节反应溶液的PH值。最后，用去离子水把溶液体积调节到250ml。将盛有反应溶液的烧杯置于85-2型恒温磁力搅拌器上，在室温下搅拌均匀，然后把沉积有二硫化钼薄膜的样品垂直插入反应溶液中进行SnS薄膜沉积，然后将SnS薄膜样品在250°C退火1.5h。最后，利用丝网印刷法在硫化亚锡薄膜上沉积金属银(Ag)电极。
[0013]实施例三:
首先，利用直流电化学沉积法在有机柔性塑料基底上沉积镍金属纳米线。电解液由硫酸镍(NiSO4.6H20)(100g/L)，氯化镍(NiCl2.6H20)(20g/L)和H3B03(45g/L)的水溶液组成，再加入IM的出504溶液调节PH值为PH=2.5。电沉积条件为:外加直流电压0.2V，沉积温度为25°C (室温)，沉积时间为240分钟；第二，采用磁控溅射预制In薄膜和硫化热处理工艺在镍金属纳米线上沉积β—In2S3薄膜。溅射功率为120W，硫化热处理温度为450 °C，溅射气体压强在0.5Pa，溅射时间是6min;第三，在真空环境中，以钼金属颗粒和硫粉末为原料，利用双源蒸发法在N型β—I112S3薄膜上沉积M0S2薄膜，通过调节钼金属蒸发的电子束流大小、硫粉末蒸发的温度以及生长时间使原子和原子的含量之比为1:2，Mo原子和S原子在加热的β—In2S3薄膜上反应生成MoS2分子，获得层数可控的MoS2薄膜;第四，利用化学浴沉积在缓冲层MoS2上沉积P型硫化亚锡(SnS)薄膜，将氯化亚锡(SnCl2.2Η20)溶解于适量的丙酮当中，然后加入体积比为60%的三乙醇胺溶液并搅拌使之均匀混合，待溶液中出现了白色絮状物时，给溶液中加入一定浓度的硫代乙酰胺溶液，并搅拌均匀。接着通过加入适量的氨水和氯化铵缓冲溶液来调节反应溶液的PH值。最后，用去离子水把溶液体积调节到250ml。将盛有反应溶液的烧杯置于85-2型恒温磁力搅拌器上，在室温下搅拌均匀，然后把沉积有二硫化钼薄膜的样品垂直插入反应溶液中进行SnS薄膜沉积，然后将SnS薄膜样品在300°C退火
0.5h。最后，利用丝网印刷法在硫化亚锡薄膜上沉积金属银(Ag)电极。
[0014]实施例四:
首先，利用直流电化学沉积法在硅片基底上沉积钴金属纳米线。电解液由硫酸钴(CoSO4.7H20)(100g/L)和H3B03(45g/L)的水溶液组成，再加入IM的H2SO4溶液调节PH值为PH=2.5。电沉积条件为:外加直流电压1.6V，沉积温度为25°C (室温)，沉积时间为120分钟；第二，利用超声喷雾法在硅片基底上沉积N型β— In2S3薄膜，采用氯化铟(InCl3.4Η20)和硫脲作为In源和S源，按In/S摩尔浓度比1:5配制50ml溶液，取In离子的摩尔浓度为60mmol/L，通过压电陶瓷晶片雾化器将配制的溶液雾化，雾化速率为100ml/h，高纯氮气流量控5L/min，生长In2S3薄膜30min，生长温度控制在310 °C，生长完成后继续通氮气作为保护气，在3800C下原位退火45min。后续RTP热处理分别在450°C，550°C温度下进行，保温时间2.5min，然后随炉冷却。整个RTP热处理过程使用Ar气作为保护气氛;第三，以MoS2粉末为原料，以氩气为携载气体，在500°C温度范围内利用热蒸发法在β—In2S3薄膜表面沉积MoS2薄膜，沉积时间45min;第四，利用化学浴沉积在缓冲层MoS2上沉积P型硫化亚锡(SnS)薄膜，将氯化亚锡(SnCl2.2H20)溶解于适量的丙酮当中，然后加入体积比为60%的三乙醇胺溶液并搅拌使之均匀混合，待溶液中出现了白色絮状物时，给溶液中加入一定浓度的硫代乙酰胺溶液，并搅拌均匀。接着通过加入适量的氨水和氯化铵缓冲溶液来调节反应溶液的PH值。最后，用去离子水把溶液体积调节到250ml。将盛有反应溶液的烧杯置于85-2型恒温磁力搅拌器上，在室温下搅拌均匀，然后把沉积有二硫化钼薄膜的样品垂直插入反应溶液中进行SnS薄膜沉积，然后将SnS薄膜样品在250 °C退火2h。最后，利用丝网印刷法在硫化亚锡薄膜上沉积金属铝(Al)电极。
【主权项】
1.一种硫化亚锡和硫化铟薄膜太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池的结构从下至上依次为基底、金属纳米线、N型β—硫化铟窗口层、二硫化钼缓冲层、P型硫化亚锡吸收层、金属电极。2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述基底为玻璃或硅片或有机柔性塑料。3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述金属纳米线为银或铜或镍或钴纳米线。4.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述金属电极为银或铝电极。5.—种如权利要求1所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，取一块干净的基底，利用直流电化学沉积法在基底上沉积金属纳米线，然后利用真空蒸发法或超声喷雾法或磁控溅射法或化学浴法在金属纳米线上沉积N型β—硫化铟，在N型β—硫化铟上利用双源蒸发法或脉冲电沉积法或化学气相沉积法沉积二硫化钼薄膜，在二硫化钼薄膜上利用超声喷雾法或真空蒸发法或化学浴沉积法沉积P型硫化亚锡薄膜，最后在硫化亚锡薄膜上丝网印刷金属电极。
【专利摘要】本发明公开了一种硫化亚锡和硫化铟薄膜太阳能电池及其制备方法。所述薄膜太阳能电池的结构从下至上依次为：基底1、金属纳米线2、N型β—硫化铟窗口层3、二硫化钼缓冲层4、P型硫化亚锡吸收层5、金属电极6。本发明的优点在于，一是充分利用硫化亚锡、二硫化钼和β—硫化铟禁带宽度的特点，分别将其用作太阳能电池的吸收层、缓冲层和窗口层，有利于充分吸收太阳光；二是利用硫化亚锡、二硫化钼和β—硫化铟都属硫化物的特点，减少它们之间的晶格失配，从而减少缺陷态密度，降低光生载流子的复合，有利于载流子的传输；三是利用金属纳米线来代替传统的导电薄膜，大大减小膜层电阻，有利于载流子的横向收集，极大地提高了太阳能电池的光电转换效率。
【IPC分类】H01L31/0352, H01L31/18, H01L31/0296
【公开号】CN105655421
【申请号】
【发明人】罗云荣, 陈慧敏, 陈春玲, 周如意
【申请人】湖南师范大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月5日