CN107195698A - 一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法 - Google Patents

一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107195698A
CN107195698A CN201710405484.1A CN201710405484A CN107195698A CN 107195698 A CN107195698 A CN 107195698A CN 201710405484 A CN201710405484 A CN 201710405484A CN 107195698 A CN107195698 A CN 107195698A
Authority
CN
China
Prior art keywords
back surface
antimony selenide
solar cells
film solar
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710405484.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107195698B (zh
Inventor
唐江
文西兴
牛广达
胡青松
陈超
李康华
陈文浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201710405484.1A priority Critical patent/CN107195698B/zh
Publication of CN107195698A publication Critical patent/CN107195698A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107195698B publication Critical patent/CN107195698B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0216Coatings
    • H01L31/02161Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/02167Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/186Particular post-treatment for the devices, e.g. annealing, impurity gettering, short-circuit elimination, recrystallisation
    • H01L31/1868Passivation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面处理的方法,将硒化锑薄膜电池置于热台上;然后将ErCl3溶液滴到硒化锑电池的背表面,并使其覆盖背表面,静置一段时间;最后,将电池器件置于涂膜机上采用去离子水清洗,并甩干,获得经过背表面处理的硒化锑薄膜太阳能电池。该方法能有效降低背电极接触电阻,促进光生载流子的收集,提高填充因子,进一步提高硒化锑薄膜太阳能电池的光电转换效率。本发明简单有效的改善了硒化锑电池的背接触特性,进而提高了电池的光电转换性能,为薄膜电池的发展提供了技术支持。

Description

一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法
技术领域
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。
发明内容
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。

Claims (9)

1.一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的处理方法,其特征在于,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。
2.如权利要求1所述的处理方法,其特征在于,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。
3.如权利要求1所述的处理方法,其特征在于,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%。
4.如权利要求1所述的处理方法,其特征在于,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。
5.如权利要求4中所述的处理方法,其特征在于,步骤(1)所述热台的温度为60℃~180℃,优选为60℃~100℃。
6.如权利要求4中所述的处理方法,其特征在于,步骤(2)所述ErCl3水溶液的浓度范围为0.05M~0.5M。
7.如权利要求4中所述的处理方法,其特征在于,步骤(2)所述静置时间为10min~30min。
8.如权利要求4中所述的处理方法,其特征在于,步骤(3)所述清洗在涂膜机上进行。
9.如权利要求4中所述的处理方法,其特征在于,步骤(3)所述干燥方法为甩干。
CN201710405484.1A 2017-06-01 2017-06-01 一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法 Active CN107195698B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710405484.1A CN107195698B (zh) 2017-06-01 2017-06-01 一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710405484.1A CN107195698B (zh) 2017-06-01 2017-06-01 一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107195698A true CN107195698A (zh) 2017-09-22
CN107195698B CN107195698B (zh) 2018-07-31

Family

ID=59876832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710405484.1A Active CN107195698B (zh) 2017-06-01 2017-06-01 一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107195698B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108447946A (zh) * 2018-04-20 2018-08-24 华中科技大学 一种柔性硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105556694A (zh) * 2013-09-25 2016-05-04 积水化学工业株式会社 薄膜太阳能电池、半导体薄膜、及半导体形成用涂布液

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105556694A (zh) * 2013-09-25 2016-05-04 积水化学工业株式会社 薄膜太阳能电池、半导体薄膜、及半导体形成用涂布液

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ABDOLALI ALEMI ETAL: "Synthesis and characterization of new LnxSb2-xSe3 (Ln: Yb3+, Er3+) nanoflowers and their physical properties", 《PHYSICA B》 *
YOUNES HANIFEHPOUR ETAL: "Lu3+/Yb3+ and Lu3+/Er3+ co-doped antimony selenide nanomaterials: synthesis,characterization, and electrical, thermoelectrical,and optical properties", 《NANOSCALE RESEARCH LETTERS》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108447946A (zh) * 2018-04-20 2018-08-24 华中科技大学 一种柔性硒化锑薄膜太阳能电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107195698B (zh) 2018-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104134711B (zh) 一种钙钛矿太阳能电池的制备方法
CN103296123B (zh) P-型碳量子点/n-型硅纳米线阵列异质结太阳能电池及其制备方法
CN104241530A (zh) 一种基于水溶性共聚物的有机薄膜太阳能电池
CN103296211A (zh) 有机-二维晶体-无机杂化的异质结太阳能电池器件及其制备方法
CN104241411A (zh) 一种阳极界面修饰的高效碲化镉纳米晶肖特基结太阳电池及其制备方法
CN102376783B (zh) 一种具有表面自织构结构的氧化亚铜太阳能电池及其制备方法
CN109216554B (zh) 一种以p3ht/石墨烯为空穴传输层的钙钛矿太阳能电池及其制备方法
CN107195698B (zh) 一种硒化锑薄膜太阳能电池背表面的钝化处理方法
CN105895809A (zh) 一种用于倒结构聚合物太阳能电池的ZnO薄膜的制备方法
CN206460967U (zh) 一种碲化镉薄膜太阳能电池
CN112885967B (zh) 一种基于延迟荧光材料的双层有机太阳能电池及制备方法
CN205141029U (zh) 一种倒置可溶液旋涂的杂化钙钛矿太阳电池装置
CN101901872B (zh) 一种聚合物太阳能电池光电活性层的处理方法
CN111180588B (zh) 一种基于连续刮涂双体异质结的厚膜有机太阳能电池及其制备方法
CN106024396B (zh) 一种用于染料敏化太阳能电池的对电极及其制备方法
CN209401654U (zh) 一种平面钙钛矿太阳能电池
CN206619600U (zh) 一种太阳能电池片组件
CN109326716A (zh) 非富勒烯有机太阳能电池及其制备方法
CN110993802A (zh) 基于表面修饰阴极缓冲层的聚合物太阳能电池
CN105185914A (zh) 以上转换材料掺杂活性层的有机光伏电池及其制备方法
CN110212099A (zh) 一种钙钛矿层及太阳能电池的制备方法
CN109411608A (zh) 一种具有补丁结构钙钛矿薄膜的制备方法
CN103928617A (zh) 一种高电导率有机薄膜太阳能光伏电池的制备方法
CN202373597U (zh) 一种具有表面自织构结构的氧化亚铜太阳能电池
Han et al. Study of CIGS Absorber Thickness and Gradient Bandgap effect on Device Performance

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant