CN102751340B - 一种硫化亚锡太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硫化亚锡太阳能电池及其制备方法，硫化亚锡太阳能电池具有玻璃基片，所述的玻璃基片制备有P电极与N电极，P电极与N电极呈插指状，P电极上完全覆盖有P型硫化亚锡薄膜，P型硫化亚锡薄膜厚度为1.5～3um，所述的P型硫化亚锡薄膜与N电极非接触，P型硫化亚锡薄膜、N电极表面、P型硫化亚锡薄膜和N电极之外的间隙完全覆盖有硫化锌薄膜，硫化锌薄膜超出P型硫化亚锡薄膜的厚度为0.5～1um。采用本发明结构的硫化亚锡太阳能电池，增加了太阳能电池的光吸收面积，电池效率得到提高。另外，减少了透明导电层的制作过程，电池的制造成本得到降低。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏领域，尤其是一种硫化亚锡太阳能电池及其制备方法。
背景技术
硫化亚锡（SnS）太阳能电池由于其吸收层SnS原料丰富、安全无毒、价格便宜等因素，而受到研究者的重视。目前硫化亚锡(SnS)太阳能电池制备广泛采用叠层沉积的方法，电池结构叠层一般为Glass/Mo/SnS/ZnS/MgF2/ITO（TCO）/Ag（即玻璃/钼/硫化亚锡/硫化锌/氟化镁/铟锡金属氧化物（透明导电氧化物）/银）。因为制备过程采用的ITO作为透明导电层，ITO中含有稀有金属铟，贵金属Ag作为导电极，造成硫化亚锡太阳能电池成本高。同时在硫化亚锡太阳能电池里，受光面受金属栅线的影响，电池的光吸收面积减少，电池效率降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种硫化亚锡太阳能电池及其制备方法，能够减少工艺步骤、较少制作原料以及提升太阳能电池效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种硫化亚锡太阳能电池，具有玻璃基片，所述的玻璃基片上制备有P（磷）电极与N（氮）电极，所述的P电极与N电极呈插指状，P电极栅线宽度550～650um，N电极栅线宽度150～250um，P电极与N电极之间的电极间距为1～2mm，P电极与N电极的厚度为0.5～1.5um，所述的P电极上完全覆盖有P型硫化亚锡薄膜，P型硫化亚锡薄膜厚度为1.5～3um，所述的P型硫化亚锡薄膜与N电极非接触，所述的P型硫化亚锡薄膜、N电极表面、P型硫化亚锡薄膜和N电极之外的间隙完全覆盖有硫化锌薄膜，所述的硫化锌薄膜超出P型硫化亚锡薄膜的厚度为0.5～1um，所述的硫化锌薄膜上制备有氟化镁薄膜，所述的氟化镁薄膜的厚度为0.5～1.5um。
P电极或N电极的电极材料选用金属Mo（钼）或Ag（银）材料。
一种制备上述硫化亚锡太阳能电池的制备方法：
步骤一：清洗玻璃基片，清洗后烘干。
步骤二：在玻璃基片上制备插指状P电极和N电极，P电极与N电极呈插指状，P电极栅线宽度550～650um，N电极栅线宽度150～250um，P电极与N电极之间的电极间距为1～2mm，P电极与N电极的厚度为0.5～1.5um。
进一步地，制备P电极与N电极时，玻璃基片上覆盖具有镂空P电极与N电极图案的电极掩膜板。
步骤三：在P电极上制备P型硫化亚锡薄膜，P电极上完全覆盖有P型硫化亚锡薄膜，P型硫化亚锡薄膜厚度为1.5～3um，P型硫化亚锡薄膜与N电极非接触，P型硫化亚锡薄膜禁带宽度为1.2～1.5eV，电阻率为1～10Ω·cm。
进一步地，制备P型硫化亚锡薄膜时，玻璃基片上覆盖具有镂空P型硫化亚锡薄膜图案的硫化亚锡掩膜板。
步骤四：制备硫化锌薄膜：P型硫化亚锡薄膜表面、N电极表面、P型硫化亚锡薄膜和N电极之外的间隙均完全覆盖有硫化锌薄膜，硫化锌薄膜超出P型硫化亚锡薄膜的厚度为0.5～1um，硫化锌薄膜禁带宽度为3.5～4eV。
步骤五：在硫化锌薄膜上制备有氟化镁薄膜，氟化镁薄膜厚度为0.5～1.5um，氟化镁薄膜折射率为1.3～1.45。
本发明的有益效果是：采用本发明结构的硫化亚锡太阳能电池，由于采用了背接触技术，P电极和N电极形成背部电极，去掉了在单元表面遮光的电极，增加了太阳能电池的光吸收面积，另外P电极和N电极的覆盖面积几乎达到了背表面的1/2，大大降低了串联电阻，电池效率得到提高。另外，采用Mo材料或Ag材料的P电极和N电极代替了顶部透明导电极，减少了顶部透明导电层的制作过程，电池的制造成本得到降低。采用本发明的工艺，硫化亚锡的电池制造成本较低，制造成的电池效率较高，P电极、N电极、P型硫化亚锡薄膜、硫化锌薄膜的特殊形式的设计，较好地发挥了硫化亚锡电池的作用，电池效率较高。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的截面示意图
图2是本发明中制备P电极和N电极的工艺示意图；
图3是本发明中制备P型硫化亚锡薄膜的工艺示意图；
其中：1.玻璃基片，2.P电极，3.N电极，4.P型硫化亚锡薄膜，5.
硫化锌薄膜，6.氟化镁薄膜，7.电极掩膜板，8.硫化亚锡掩膜板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1图2所示，一种硫化亚锡太阳能电池，具有玻璃基片1，玻璃基片1上制备有P电极2与N电极3，P电极2与N电极3呈插指状，P电极2栅线宽度550～650um，N电极3栅线宽度150～250um，P电极2与N电极3之间的电极间距为1～2mm，P电极2与N电极3的厚度为0.5～1.5um，P电极2上完全覆盖有P型硫化亚锡薄膜4，P型硫化亚锡薄膜4厚度为1.5～3um，P型硫化亚锡薄膜4与N电极3非接触，P型硫化亚锡薄膜4、N电极3表面、P型硫化亚锡薄膜4和N电极3之外的间隙完全覆盖有硫化锌薄膜5，硫化锌薄膜5超出P型硫化亚锡薄膜4的厚度为0.5～1um，硫化锌薄膜5上制备有氟化镁薄膜6，氟化镁薄膜6的厚度为0.5～1.5um。P电极或N电极的电极材料选用金属Mo（钼）或Ag（银）材料。
如图2图3所示，一种制备上述硫化亚锡太阳能电池的制备方法：
步骤一：清洗玻璃基片1，清洗后烘干。清洗玻璃基片1可以采用顺序为丙酮-无水酒精-去离子水清洗基片。
步骤二：采用PVD（磁控溅射）方法在玻璃基片1上制备插指状P电极2和N电极3，P电极2和N电极3的电极材料为金属Mo，P电极2与N电极3呈插指状，P电极2栅线宽度550～650um，优选650um，N电极3栅线宽度150～250um，优选250um，P电极2与N电极3之间的电极间距为1～2mm，优选2mm，P电极2与N电极3的厚度为0.5～1.5um，优选0.5um，制备P电极2与N电极3时，玻璃基片1上覆盖具有镂空P电极2与N电极3图案的电极掩膜板7。
步骤三：采用PVD（磁控溅射）的方法在P电极2上制备P型硫化亚锡薄膜4，P电极2上完全覆盖有P型硫化亚锡薄膜4，P型硫化亚锡薄膜4厚度为1.5～3um，优选3um，P型硫化亚锡薄膜4与N电极3非接触，P型硫化亚锡薄膜4禁带宽度为1.2～1.5eV，电阻率为1～10Ω·cm。制备P型硫化亚锡薄膜4时，玻璃基片1上覆盖具有镂空P型硫化亚锡薄膜4图案的硫化亚锡掩膜板8。
步骤四，采用PVD（磁控溅射）的方法制备硫化锌薄膜5，P型硫化亚锡薄膜4、N电极3表面、P型硫化亚锡薄膜4和N电极3之外的间隙均完全覆盖有硫化锌薄膜5，硫化锌薄膜5超出P型硫化亚锡薄膜4的厚度为0.5～1um，优选1um，硫化锌薄膜5禁带宽度为3.5～4eV。
步骤五，采用PVD（磁控溅射）在硫化锌薄膜5上制备有氟化镁薄膜6，氟化镁薄膜6厚度为0.5～1.5um，优选0.5um，氟化镁薄膜6折射率为1.3～1.45。
采用本发明结构的硫化亚锡太阳能电池，增加了太阳能电池的光吸收面积，电池效率得到提高。另外，减少了透明导电层的制作过程，电池的制造成本得到降低。采用本发明的工艺，硫化亚锡的电池制造成本较低，制造成的电池效率较高，P电极、N电极、P型硫化亚锡薄膜、硫化锌薄膜的特殊形式的设计，结构设计合理，较好地发挥了硫化亚锡电池的作用，电池效率较高。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种硫化亚锡太阳能电池，其特征在于：具有玻璃基片，所述的玻璃基片上制备有P电极与N电极，所述的P电极与N电极呈插指状，P电极栅线宽度550～650um，N电极栅线宽度150～250um，P电极与N电极之间的电极间距为1～2mm，P电极与N电极的厚度为0.5～1.5um，所述的P电极上完全覆盖有P型硫化亚锡薄膜，P型硫化亚锡薄膜厚度为1.5～3um，所述的P型硫化亚锡薄膜与N电极非接触，硫化锌薄膜完全覆盖所述的P型硫化亚锡薄膜表面、N电极表面、以及P型硫化亚锡薄膜和N电极之外的间隙，所述的硫化锌薄膜超出P型硫化亚锡薄膜的厚度为0.5～1um，所述的硫化锌薄膜上制备有氟化镁薄膜，所述的氟化镁薄膜的厚度为0.5～1.5um。
2.根据权利要求1所述的一种硫化亚锡太阳能电池，其特征在于：所述的P电极或N电极的电极材料选用金属Mo或Ag材料。
3.一种制备权利要求1所述的硫化亚锡太阳能电池的制备方法，其特征在于：
步骤一：清洗玻璃基片，清洗后烘干；
步骤二：在玻璃基片上制备插指状P电极和N电极，P电极与N电极呈插指状，P电极栅线宽度550～650um，N电极栅线宽度150～250um，P电极与N电极之间的电极间距为1～2mm，P电极与N电极的厚度为0.5～1.5um；
步骤三：在P电极上制备P型硫化亚锡薄膜，P电极上完全覆盖有P型硫化亚锡薄膜，P型硫化亚锡薄膜厚度为1.5～3um，P型硫化亚锡薄膜与N电极非接触，P型硫化亚锡薄膜禁带宽度为1.2～1.5eV，电阻率为1～10Ω·cm；
步骤四：制备硫化锌薄膜：硫化锌薄膜完全覆盖P型硫化亚锡薄膜表面、N电极表面、以及P型硫化亚锡薄膜和N电极之外的间隙，硫化锌薄膜超出P型硫化亚锡薄膜的厚度为0.5～1um，硫化锌薄膜禁带宽度为3.5～4eV；
步骤五：在硫化锌薄膜上制备有氟化镁薄膜，氟化镁薄膜厚度为0.5～1.5um，氟化镁薄膜折射率为1.3～1.45。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤二中，制备P电极与N电极时，玻璃基片上覆盖具有镂空P电极与N电极图案的电极掩膜板。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤三中，制备P型硫化亚锡薄膜时，玻璃基片上覆盖具有镂空P型硫化亚锡薄膜图案的硫化亚锡掩膜板。
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