恭喜福州大学;闽都创新实验室程树英获国家专利权
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龙图腾网恭喜福州大学;闽都创新实验室申请的专利一种大面积CZTSSe太阳电池及其制备方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114843355B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-02-18发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210422926.4,技术领域涉及:H10F77/12;该发明授权一种大面积CZTSSe太阳电池及其制备方法是由程树英;孙全震;邓辉;谢暐昊;李一凡设计研发完成,并于2022-04-21向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种大面积CZTSSe太阳电池及其制备方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种大面积CZTSSe太阳电池及其制备方法,该太阳电池沿入射光方向,依次包括Ag电极、ITOCdS窗口层、CZTSSe吸收层和衬底,所述ITOCdS窗口层由CdS层和ITO层组成;其制备方法包括:(1)清洗衬底,然后用去离子水冲洗干净并用氮气吹干,得到洁净的衬底;(2)在洁净的衬底上制备CZTSSe前驱体薄膜;采用高温硒化技术,硒化前驱体薄膜,得到结晶性良好的CZTSSe吸收层;(3)利用化学水浴沉积法和磁控溅射法,在CZTSSe吸收层上依次沉积CdS层和ITO层;(4)利用真空蒸镀技术在ITO层上沉积Ag电极。该太阳电池提高了大面积CZTSSe太阳电池器件的填充因子,进而提高了器件性能。
本发明授权一种大面积CZTSSe太阳电池及其制备方法在权利要求书中公布了:1.一种大面积CZTSSe太阳电池,其特征在于,沿入射光方向,依次包括Ag电极、ITOCdS窗口层、CZTSSe吸收层和衬底,所述ITOCdS窗口层由CdS层和ITO层组成;所述太阳电池的有效面积超过2cm2;所述Ag电极为栅状电极,厚度为500~800nm;所述CdS层的厚度为50~80nm,所述ITO层的厚度为250~300nm;所述CZTSSe吸收层为锌黄锡矿结构的Cu2ZnSnSx,Se1-x4薄膜,厚度为1.8~3μm;所述衬底为柔性衬底,所述柔性衬底为钼箔;大面积CZTSSe太阳电池的开压为0.422V,短路电流76.22mA,填充因子为50.52%,光电转化效率为6.82%;所述大面积CZTSSe太阳电池的制备方法,包括以下步骤:(1)处理衬底;在体积分数为12.5%硫酸甲醇溶液中,通过电化学清洗技术处理钼箔表面的杂质及氧化物,然后依次用去离子水、丙酮、无水乙醇超声清洗,各15分钟,并用氮气吹干;钼箔的纯度为99.998%、厚度为0.05mm~0.1mm、面积为2×2cm2,具有可弯折性;(2)制备吸收层;利用前驱体溶液旋涂法和高温硒化技术在柔性钼箔上制备出锌黄锡矿结构的CZTSSe吸收层:(201)在乙二胺和乙二硫醇混合液中按比例加入铜粉、锌粉、镉粉、锡粉、硫粉以及硒粉,加热搅拌1.5小时,然后加入由乙醇胺、巯基乙酸、乙二醇甲醚混合而成的稳定剂,继续加热搅拌,直到获得均一澄清的CZTSSe前驱体溶液;(202)在充满氩气的手套箱中,利用旋涂法将CZTSSe前驱体溶液涂覆干净的钼箔上,并在300度的热台上结烧,获得一层CZTSSe前驱体膜;重复旋涂和烧结的过程9~11次,获得1.8~3μm厚的CZTSSe前驱体薄膜;(203)把CZTSSe预制层样品和0.5g硒粉一起放入封闭的石墨盒中,然后将石墨盒放置于充满氮气快速热退火炉中,快速升温至550℃的温度,保持15min后自然冷却,得到结晶良好的具有锌黄锡矿结构的CZTSSe薄膜;(3)制备窗口层;采用化学水浴法在CZTSSe吸收层表面沉积CdS层,在水温为75℃恒温条件下沉积时间15min,获得厚度为50~80nm的CdS薄膜;利用磁控溅射法在CdS层上沉积ITO层,工艺参数为:本底真空度1.0×10-3Pa,溅射气体为Ar,ITO层的工作真空度为0.5Pa,射频溅射功率为40W,溅射时间为35min,其厚度为250~300nm;(4)制备Ag电极;结合大面积电池电极掩膜版,利用真空蒸镀技术在窗口层上制备Ag电极,工艺参数:真空度小于1×10-4Pa,蒸发速率为1Ås,沉积厚度为500~800nm;Ag电极面积不超过太阳电池总面积的10%。
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