铜锌锡硫薄膜及太阳能电池的制备方法与流程

本申请属于太阳能电池，具体地，涉及一种铜锌锡硫薄膜及太阳能电池的制备方法。

背景技术：

1、铜锌锡硫(czts)薄膜太阳能电池作为第三代薄膜太阳能电池，因为其具有较高的光吸收系数，可调节的带隙(～1.5ev)，组成元素丰富以及其对环境友好而备受关注。近年来铜锌锡硫硒(cztsse)太阳能电池发展迅速，cztsse太阳能电池的光电转换效率从2016年的12.6％增长到2023年的14.9％。但是，czts太阳能电池与其理论效率(32.2％)相比仍有较大的差距，其主要原因是体相复合导致的开路电压(voc)损耗。

2、导致czts太阳能电池体相复合最重要的原因是czts四元化合物在晶粒生长的过程中会伴随着深能级缺陷态snzn的产生。深能级缺陷态snzn会造成czts体相的非辐射复合，增加voc的损耗，从而影响czts器件的转换效率。通过改变czts薄膜的反应路径来优化结晶过程可有效减少深能级缺陷snzn的产生，有助于减小电池器件的voc损失，促进电池转换效率提升。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本申请的目的在于提供一种铜锌锡硫薄膜及太阳能电池的制备方法。

2、具体来说，本申请涉及如下方面：

3、一方面，本申请提供一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括以下步骤：

4、在基底上制备由cus或cu2s、sns2和zns组成的混合层；

5、在所述混合层上制备zns层以与所述混合层共同构成预制薄膜；

6、将所述预制薄膜置于硫气氛中进行硫化反应，得到铜锌锡硫薄膜。

7、可选地，所述混合层中cu与zn+sn的摩尔比为0.5-0.9，zn与sn的摩尔比为0.4-0.8。

8、可选地，所述预制薄膜中cu与zn+sn的摩尔比为0.5-1.2，zn与sn的摩尔比为0.7-1.4。

9、可选地，所述混合层的厚度为800-1500nm。

10、可选地，所述zns层的厚度为50-300nm。

11、可选地，所述混合层的制备方法为磁控溅射法、蒸发法或者溶液法。

12、可选地，所述zns层的制备方法为磁控溅射法、蒸发法或者溶液法。

13、可选地，所述硫化反应的温度为450-800℃，硫化时间为15-30min。

14、另一方面，本申请还提供通过上述任意一种制备方法制备得到的铜锌锡硫薄膜。

15、另一方面，本申请还提供一种太阳能电池的制备方法，包括上述任意一种铜锌锡硫薄膜的制备方法。

16、可选地，所述制备方法还包括在所述铜锌锡硫薄膜上制备缓冲层、本征氧化锌层、窗口层和电极。

17、与现有技术相比，本申请的制备方法通过引入由cu(2)s和sns2和zns组成的混合层以及zns层构成的czts的预制薄膜，采用zns扩散进入混合层的方式，可以抑制铜锡硫(cts)中间产物的进一步生长，并且减少二次相生成的缺陷。通过本申请的方法，czts在结晶过程中避免了cts中间产物的进一步生长，在czts的晶体中减少了snzn缺陷的生成，制备了较大的紧密堆积czts晶粒，可以制备得到光滑、致密、缺陷少的czts薄膜，从而提升太阳能电池的性能。

技术特征：

1.一种铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其中所述混合层中cu与zn+sn的摩尔比为0.5-0.9，zn与sn的摩尔比为0.4-0.8。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其中所述预制薄膜中cu与zn+sn的摩尔比为0.5-1.2，zn与sn的摩尔比为0.7-1.4。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其中所述混合层的厚度为800-1500nm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其中所述zns层的厚度为50-300nm。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的制备方法，其中所述混合层的制备方法为磁控溅射法、蒸发法或者溶液法。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的制备方法，其中所述zns层的制备方法为磁控溅射法、蒸发法或者溶液法。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其中所述硫化反应的温度为450-800℃，硫化时间为15-30min。

9.通过权利要求1-8中任一项所述的制备方法制备得到的铜锌锡硫薄膜。

10.一种太阳能电池的制备方法，包括权利要求1-8中任一项所述的铜锌锡硫薄膜的制备方法。

11.根据权利要求10所述的制备方法，所述制备方法还包括在所述铜锌锡硫薄膜上制备缓冲层、本征氧化锌层、窗口层和电极。

技术总结本申请提供一种铜锌锡硫薄膜及太阳能电池的制备方法。其中，铜锌锡硫薄膜的制备方法，包括以下步骤：在基底上制备由CuS或Cu2S、SnS2和ZnS组成的混合层；在所述混合层上制备ZnS层以与所述混合层共同构成预制薄膜；将所述预制薄膜置于硫气氛中进行硫化反应，得到铜锌锡硫薄膜。通过本申请的方法，CZTS在结晶过程中避免了CTS中间产物的进一步生长，在CZTS的晶体中减少了SnZn缺陷的生成，制备了较大的紧密堆积CZTS晶粒，可以制备得到光滑、致密、缺陷少的CZTS薄膜，从而提升太阳能电池的性能。技术研发人员：肖倩,李建军,刘杰,何博,刘童,徐希翔受保护的技术使用者：隆基绿能科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20