一種二硫化鉬疊層太陽能電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于新能源領域，具體涉及一種二硫化鉬疊層太陽能電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發(fā)展，環(huán)境污染和能源危機問題逐漸成為全人類共同面臨的重大挑戰(zhàn)，開發(fā)新能源已成為世界各國學者研究的一個重要方向，而太陽能來源廣泛、對環(huán)境污染小，具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。以晶體硅為原料的傳統(tǒng)太陽能電池一直占據(jù)著太陽能電池市場的主要地位，但其生產成本高，對環(huán)境污染大，且技術已很成熟，很難有大的突破。在這種情況下，研發(fā)低成本且高效的薄膜太陽能電池迫在眉睫，因此以銅銦鎵錫、碲化鎘等為材料制備的薄膜太陽能電池逐漸發(fā)展起來，并且技術也已比較成熟，但此類太陽能電池伴隨著重金屬及稀有元素的大量使用，不利于環(huán)境保護并且生產成本高，制約了其大規(guī)模的開發(fā)利用。因此研發(fā)性價比高且對環(huán)境污染小的太陽能電池，成為科研工作者的追求目標。
[0003]二硫化鉬作為直接帶隙半導體材料，具有良好的光學和電學特性，研究表明，單層二硫化鉬中的價帶電子能夠在不借助額外聲子的情況下，通過吸收能量大于帶隙寬度的光子直接從價帶躍迀到導帶，這種垂直躍迀方式有效地提高了光子的利用率。并且，二硫化鉬的能帶結構可以通過控制其厚度來實現(xiàn)連續(xù)性調節(jié)，不同厚度的二硫化鉬具有不同的帶隙寬度，因而能夠吸收不同波段的太陽光。利用二硫化鉬的這種特性，我們可以設計不同厚度的二硫化鉬薄膜構成疊層太陽能電池，實現(xiàn)對太陽光譜的充分吸收，從而提高太陽能電池的光電轉換效率。

【發(fā)明內容】

[0004]為了能夠實現(xiàn)對太陽光譜全波段的充分吸收利用，以提高太陽能電池的光電轉換效率，本發(fā)明提供一種二硫化鉬疊層太陽能電池及其制備方法，其結構從上到下依次為:金屬電極、二硫化鉬疊層、透明導電襯底。所述金屬電極是金屬銀電極或鋁電極;所述二硫化鉬疊層是由多個厚度不同的二硫化鉬子電池組成;所述二硫化鉬子電池是由P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜組成，且P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜的厚度是相同的;所述透明導電襯底是FTO透明導電玻璃或ITO透明導電玻璃或AZO透明導電玻璃或石墨烯;所述太陽能電池的制備過程包括以下步驟:首先，利用磁控濺射法或化學氣相沉積法在透明導電襯底上依次沉積厚度逐漸減少的二硫化鉬子電池以構成二硫化鉬疊層，再利用絲網(wǎng)印刷法在二硫化鉬疊層上絲網(wǎng)印刷金屬電極以制得所述的二硫化鉬疊層太陽能電池。本發(fā)明的優(yōu)點在于，一是利用不同厚度的二硫化鉬禁帶寬度不同，對太陽光譜的響應范圍不同，通過將不同厚度的二硫化鉬薄膜堆疊構成多結疊層太陽能電池，從而實現(xiàn)對太陽光全波段的充分吸收，以達到提高太陽能電池光電轉換效率的目的；二是利用二硫化鉬同種材料構成同質PN結，減少PN結材料的晶格失配，減少缺陷態(tài)密度，從而減少載流子的復合，提高光電流，進而提高太陽能電池的光電轉換效率;三是制備工藝簡單，大大降低生產成本。
【附圖說明】
[0005]附圖1為本發(fā)明太陽能電池結構示意圖。
[0006]附圖2為實施例的結構示意圖。
[0007]附圖1標號說明如下:
I 一金屬電極；
2—二硫化鉬疊層；
3—透明導電襯底。
[0008]以下結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明不局限于實施例中涉及的內容。
[0009]實施例一
如附圖2所示，本實施例中的疊層太陽能電池結構從上到下依次包括:金屬電極1、二硫化鉬疊層2、透明導電襯底3。所述的二硫化鉬疊層按圖2所示其包括:第一個二硫化鉬子電池4、第二個二硫化鉬子電池5。其中第一個二硫化鉬子電池4包括從上到下依次分布的厚度均為雙層的P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜，帶隙寬度約為1.65eV;第二個二硫化鉬子電池5包括從上到下依次分布的厚度均為單層的P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜，帶隙寬度約為1.8eV。
[0010]本實施例中所述二硫化鉬疊層太陽能電池具體制備方法如下:在FTO透明導電玻璃襯底3上，利用化學氣相沉積法依次沉積厚度均為雙層的N型二硫化鉬薄膜和P型二硫化鉬薄膜，得到第一個二硫化鉬子電池4，在第一個二硫化鉬子電池4上再次利用化學氣相沉積法依次沉積厚度均為單層的N型二硫化鉬薄膜和P型二硫化鉬薄膜，得到第二個二硫化鉬子電池5，最后在第二個二硫化鉬子電池5上絲網(wǎng)印刷金屬銀電極I，制得所述的二硫化鉬疊層太陽能電池。
[0011]實施例二
本實施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實施例一相似，不同點是所述二硫化鉬疊層太陽能電池的二硫化鉬疊層包括3個二硫化鉬子電池，所增加的二硫化鉬子電池包括從上到下依次分布的厚度均為三層的P型二硫化鉬薄膜和N型二硫化鉬薄膜，帶隙寬度約為1.35eV，且所述3個二硫化鉬子電池的厚度從上到下依次增加。
[0012]實施例三
本實施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實施例一相似，不同點是所述二硫化鉬疊層的制備方法采用磁控濺射法。
[0013]實施例四
本實施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實施例一相似，不同點是選用石墨烯作為透明導電襯底。
[0014]實施例五
本實施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實施例一相似，不同點是選用ITO透明導電玻璃作為透明導電襯底。
[0015]實施例六
本實施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實施例一相似，不同點是選用AZO透明導電玻璃作為透明導電襯底。
[0016]實施例七
本實施例制備一種二硫化鉬疊層太陽能電池，與實施例一相似，不同點是最后絲網(wǎng)印刷金屬鋁電極。
【主權項】
1.一種二硫化鉬疊層太陽能電池，其特征在于，所述太陽能電池是由多結禁帶寬度不同的二硫化鉬子電池組成。2.—種如權利要求1所述的二硫化鉬疊層太陽能電池的制備方法，其特征在于:首先，利用磁控濺射法或化學氣相沉積法在透明導電襯底上依次沉積厚度逐漸減少的二硫化鉬子電池以構成二硫化鉬疊層，再利用絲網(wǎng)印刷法在二硫化鉬疊層上絲網(wǎng)印刷金屬電極，以制得所述的二硫化鉬疊層太陽能電池。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二硫化鉬疊層太陽能電池及其制備方法，其特征在于，所述太陽能電池的結構從上到下依次為：金屬電極1、二硫化鉬疊層2、透明導電襯底3。本發(fā)明的優(yōu)點在于，一是利用不同厚度的二硫化鉬禁帶寬度不同，對太陽光譜的響應范圍不同，通過將不同厚度的二硫化鉬薄膜堆疊構成疊層太陽能電池，從而實現(xiàn)對太陽光全波段的充分吸收，以達到提高太陽能電池光電轉換效率的目的；二是利用二硫化鉬同種材料構成同質PN結，減少PN結材料的晶格失配，減少缺陷態(tài)密度，從而減少載流子的復合，提高光電流，進而提高太陽能電池的光電轉換效率；三是制備工藝簡單，大大降低生產成本。
【IPC分類】H01L31/18, H01L31/0264, H01L31/0725
【公開號】CN105449026
【申請?zhí)枴緾N201610010432
【發(fā)明人】羅云榮, 陳春玲, 陳慧敏, 周如意
【申請人】湖南師范大學
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2016年1月8日