一種具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池及其製備方法與流程

2023-06-12 09:30:16

本發明屬於光電器件領域，具體涉及一種具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池及其製備方法。

背景技術：

二十一世紀全球消耗的最主要能源是化石能源，隨著人類的不斷開採，化石能源終將枯竭，而且化石能源在使用過程中產生大量的溫室氣體和汙染煙塵。能源枯竭、溫室效應、環境汙染成為人類面臨的重要問題，這使清潔新能源的發展至關重要。太陽能作為一種取之不盡，用之不竭的清潔能源，被認為是二十一世紀最重要的新能源。目前廣泛應用的傳統矽太陽電池，具有其製備成本高，環境汙染大，製備工藝繁瑣等缺點。納米晶太陽電池以其可溶液法加工，帶隙易於調控，原材料用量少等優點，成為廣泛關注的研究領域。

2005年，Alivisatos(I.Gur,N.A.Fromer,M.L.Geier,A.P.Alivisatos,Science,2005,310,462.)研究小組借鑑有機聚合物溶液成膜的方法，採用旋塗的方法，成功製備了以CdTe、CdSe納米晶分別作為給體-受體材料所組成的全無機納米晶太陽電池，其電池結構為：ITO/CdTe(100nm)/CdSe(100nm)/Al。整個器件是典型的二極體結構，其中CdTe層是用於吸收太陽光並產生電子空穴對的給體層，CdSe層是用於傳輸電子的窗口層。在標準AM1.5模擬太陽光照射下，其短路電流為13.2mA/cm2，開路電壓為0.45V，填充因子為49％，轉化效率為2.9％。由於CdTe和CdSe能級匹配程度不高，開路電壓過低，這種電池的轉換效率偏低。用溶液法加工的全無機納米晶太陽電池有很大的發展潛力，成為關注的熱點。

2010年，Anderson(J.D.Olson,Y.W.Rodriguez,L.D.Yang,G.B.Alers,S.A.Carter,Appl.Phys.Lett.,2010,96,242103.)研究小組，在Alivisatos研究小組的基礎上，開發了非鋁金屬電極，同時研究了不同CdTe、CdSe層厚度對器件性能的影響，發現增加CdTe層的厚度可以獲得更好的能量轉化效率，最好器件的轉化效率也僅為2.6％。主要原因是薄膜仍存在大量的晶界和缺陷態，和晶粒尺寸控制問題。

2011年，Jasieniak(J.Jasieniak,B.I.MacDonald,S.E.Watkins,P.Mulvaney,Nano Lett.,2011,11,2856.)研究小組引入ZnO納米晶作為受體材料，採用全溶液層層疊加的方法，製備了CdTe/ZnO納米晶異質結太陽電池，能量轉換效率達到6.9％。由於熱處理過程中出現較大的應力，薄膜晶 體的周期性遭到破壞，採用layer-by-layer方法可以降低每一層的膜厚從而減少應力的破壞，同時，下一層能夠很好地補償上一層產生的缺陷，提高了晶體層的整體質量。

2013年，Donghuan Qin(Donghuan Qin,Yiyao Tian,Yijie Zhang,Yizhao Lin,Kou Gao,J Nanopart Res,(2013)15:2053)研究小組採用層層旋塗燒結加工的方法，成功製備了ITO/ZnO-In/CdS/MoOx/Ag倒置結構的無機納米晶太陽電池，其效率達到3.73％。採用倒置結構的電池，減少了光在器件裡的傳播距離，使入射光離p-n結距離更近，有利於載流子的收集，從而提高了對光的吸收效率。由溶膠法製備的ZnO-In，經過旋塗燒結形成的界面層更加地緻密平滑，保證了CdS層的平整均一，有效避免了由於CdTe層與ITO層直接接觸造成的漏電流，器件的性能得以提高。但由於窗口層CdS對短波長光的響應較差，降低了器件在短波長範圍的響應，制約了器件轉化效率的提高。

2014年，Troy K.Townsend(Troy K.Townsend,Edward E.Foos.Phys Chem.Chem.Phys,2014,16,16458)研究小組成功製備了結構為ITO/CdSe/CdTe/Au的全溶液無機納米晶太陽電池，其中採用全溶液法加工ITO和Au電極的電池轉換效率為1.7％，採用商業ITO電極和溶液法加工Au電極的電池轉換效率為2.0％，採用溶液法加工ITO和蒸鍍法Au電極的電池轉換效率為1.3％，同時採用商業ITO電極和蒸鍍法Au電極的電池轉換效率達到3.8％。由於CdSe直接沉積在ITO上，產生較多的缺陷，容易造成器件短路，導致開路電壓以及填充因子較低，電池的轉換效率不高。

2014年，Donghuan Qin(Han Liu,Yiyao Tian,Yijie Zhang,Kuo Gao,Kuankuan Lu,Rongfang Wu,Donghuan Qin,J.Mater.Chem.C,2015,3,4227)研究小組採用溶液加工法，通過層層旋塗燒結的方法，成功製備了ITO/ZnO/CdSe/CdTe/Au倒置結構的無機納米晶太陽電池，電池效率達到5.81％。採用倒置結構保證了器件的穩定性，ZnO層的存在保證了CdSe層的平整性，採用CdSe作為窗口材料提高了器件對短波長光的吸收利用率，使電池效率有所提升。但由於CdSe與CdTe之間接觸面存在界面態，缺陷的存在造成了漏電流的產生，短路電流較低，限制了電池效率的提高。

一般而言，倒置結構的CdTe納米晶異質結太陽電池的結構由玻璃襯底、陰極、陰極界面層、窗口層、光活性層、陽極依次層疊構成。

技術實現要素：

為克服上述現有技術的缺點和不足，本發明首要目的是提供一種具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池。

本發明另一目的在於提供一種具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池的製備方法。

本發明的目的通過下述方案實現。

一種具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，所述太陽電池由玻璃襯底、陰極、陰極界面層、窗口層、混合層、光活性層和陽極從下到上依次層疊構成，其中所述的混合層為窗口層材料與光活性層材料混合的納米晶層。

相比於傳統倒置結構的CdTe納米晶異質結太陽電池的結構由玻璃襯底、陰極、陰極界面層、窗口層、光活性層、陽極依次層疊構成，本發明的太陽電池增加了混合層，形成體異質結結構。所述體異質結結構，減少窗口層與光活性層間的接觸界面態，有效提高載流子壽命，有利於載流子的收集，明顯提高了太陽電池的短路電流。

優選的，所述光活性層為CdTe納米晶層，厚度為100～700nm，優選為300～700nm，進一步優選為400～600nm，更優選為400nm，由一層或多層CdTe納米晶層組成。

優選的，所述窗口層為CdSe、CdS和ZnS納米晶薄膜中的一種，厚度為10～100nm；

優選的，所述的混合層是CdSe、CdS或ZnS含量為10-90wt％的CdSe:CdTe或CdS:CdTe或ZnS:CdTe薄膜，厚度為20～300nm。

優選的，所述的陰極為氧化銦錫導電膜(ITO)，厚度為80～200nm；所述的陰極界面層為ZnO薄膜，厚度為20～100nm；所述的陽極為Au，厚度為80～200nm，優選為80nm。

以上所述的一種具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池的製備方法，步驟如下：

1)將附著有陰極的玻璃襯底清洗，乾燥；

2)採用溶液法在陰極表面沉積陰極界面層：將前驅體溶解在有機溶劑中，得到溶膠；再將溶膠採用旋塗、刷塗、噴塗、浸塗、輥塗、絲網印刷、印刷或噴墨列印方式沉積在陰極上，得到陰極界面層；

3)採用溶液法在陰極界面層上沉積窗口層：將CdSe、CdS或ZnS納米晶溶解於有機溶劑中，得到分散液，再將分散液經旋塗、刷塗、噴塗、浸塗、輥塗、絲網印刷、印刷或噴墨列印方式沉積在陰極界面層上，得到CdSe、CdS或ZnS納米晶層，形成窗口層；所述的有機溶劑為極性有機溶劑；

4)採用溶液法在窗口層上沉積混合層：將CdSe、CdS和ZnS中與步驟3)所述窗口層相同的一種納米晶溶解於有機溶劑中，得到分散液A；將CdTe納米晶溶解於有機溶劑中,得到分散液B；將分散液A與分散液B按CdSe、CdS或ZnS在CdSe:CdTe、CdS:CdTe或ZnS:CdTe中的含量為10-90wt％進行混合，得到CdSe:CdTe、CdS:CdTe或ZnS:CdTe混合分散液；將混合分散液經旋塗、刷塗、噴塗、浸塗、輥塗、絲網印刷、印刷或噴墨列印方式沉積在窗口層上，得到CdSe:CdTe、CdS:CdTe或ZnS:CdTe納米晶層，形成混合層；所述的有機溶劑為極性有機溶劑；

5)採用溶液法在混合層上沉積光活性層：將CdTe納米晶溶解於有機溶劑中，得到分散液，再將分散液經旋塗、刷塗、噴塗、浸塗、輥塗、絲網印刷、印刷或噴墨列印方式沉積在混合層上，得到CdTe納米晶層，形成光活性層；所述的有機溶劑為極性有機溶劑；

6)採用蒸鍍法在光活性層上先後鍍上氧化膜和陽極，得一種具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池。

優選的，步驟1)所述的附著有陰極的玻璃襯底為ITO導電玻璃襯底。

優選的，步驟2)所述的前驅體為二水醋酸鋅，所述的有機溶劑為乙醇胺和乙二醇甲醚，所述溶膠的濃度為0.01-1g/ml。

優選的，步驟3)、步驟4)和步驟5)所述的有機溶劑均為正丙醇、吡啶、奈啶、甲基吡啶、苯甲醇或體積分數為1:1的吡啶/正丙醇混合溶劑等。

優選的，步驟3)和步驟5)所述的分散液的濃度均為0.001～1g/mL。

優選的，步驟4)所述的分散液A與分散液B的濃度均為0.001～1g/mL。

所述窗口層、混合層、光活性層的厚度通過調節轉速以及控制納米晶的濃度來控制。

為了提高窗口層、混合層、光活性層的質量，在旋塗結束後，需要對薄膜進行熱處理以及化學處理。

CdTe納米晶參照文獻(S.Sun,H.M.Liu,Y.P.Gao,D.H.Qin,J.Materials.Chemistry.,2012,517,6853–6856.)製備得到。

在陰極基片上依次製備的陰極界面層、窗口層、混合層、光活性層薄膜均在常規的化學通風廚中進行，不需要任何的氣體保護或者特別潔淨措施。

本發明的機理為：

本發明太陽電池具有體異質結結構，在窗口層與光活性層之間增加混合層，減少層與層之間的接觸界面態，有效提高載流子壽命，有利於載流子的收集；採用倒置結構，保證結區靠近入射光入射面；陽極採用高功函數Au作為空穴電極，防止了金屬電極被氧化，保證陽極的穩定性；採用全溶液法加工技術，製備得到超薄化層，製備工藝簡單。

本發明相對於現有技術具有如下的優點及有益效果：

(1)本發明太陽電池具有體異質結結構，在窗口層與光活性層之間增加混合層，減少層與層之間的接觸界面態，有效提高載流子壽命，有利於載流子的收集，提高了太陽電池的短路電流，能量轉換效率達到6.25％。

(2)本發明太陽電池採用倒置結構，保證結區靠近入射光入射面，保證了載流子的高效收集和分離，可大幅提高倒置結構的具有體異質結太陽電池的性能。

(3)本發明太陽電池的陽極採用高功函數Au作為空穴電極，防止了金屬電極被氧化，保證陽極的穩定性，延長了太陽電池的使用壽命。

(4)本發明太陽電池採用全溶液法加工技術，製備得到超薄化層，實現太陽電池的超薄化。

(5)本發明太陽電池的製備工藝簡單、節省原料，容易實現大規模生產。

附圖說明

圖1為本發明提供的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池的結構示意圖。

圖2為結構為ITO/ZnO/CdSe/CdSe:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的納米晶太陽電池的性能衰減情況圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。

實施例1

一、製備具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池：

(1)清洗ITO導電玻璃襯底：ITO導電玻璃襯底從珠海凱威電子元器件有限公司購買，規格為15mm×15mm，ITO厚度為130nm，方塊電阻為20歐姆/方塊。將玻璃襯底放在洗片架上，依次用丙酮在溫度30℃下超聲處理15分鐘，用半導體專用洗滌劑在溫度45℃下超聲處理15分鐘，用去離子水超聲處理10分鐘並重複5次，用異丙醇在溫度30℃下超聲處理10分鐘；超聲處理完成後，放入鼓風乾燥箱100℃烘乾2小時。

(2)製備陰極界面層：

①製備ZnO溶膠：取3.2925g二水醋酸鋅、0.9ml乙醇胺、30ml乙二醇甲醚裝入三口瓶中，在氮氣保護下油浴攪拌加熱至80℃，回流1小時。得到無色透明ZnO溶膠，裝入西林瓶中，通入氮氣密封備用。

②製備ZnO薄膜：用0.45μm濾頭將上述ZnO溶膠過濾後，滴在步驟(1)所述的ITO導電玻璃襯底上，用勻膠機在3000rpm轉速下旋塗20s，置於加熱臺上，在200℃下熱處理10min，然後在400℃下熱處理10min，冷卻至室溫後，依次在丙酮、異丙醇中超聲處理10min，用氮氣槍吹乾，得到厚度為40nm的ZnO薄膜。

(3)製備窗口層(以CdSe納米晶為例)：

①製備CdSe納米晶：取906mg十四酸鎘、2.35g三辛基氧化膦、92mg肉豆蔻酸裝入三口瓶中，在氮氣保護下加熱至244℃，此時呈淡黃色溶液；取1mlSe濃度為0.8mmol/ml的TOP-Se(三辛基磷－硒)迅速加入三口瓶中，反應在240℃下維持30分鐘；用甲醇清洗3次，離心分離得到沉澱物；將沉澱物溶解在15ml吡啶中，在氮氣保護下，保持溫度90℃，回流12小時；回流結束後加入60ml正己烷，離心分離得到產物，並用氮氣吹乾，得到CdSe納米晶。(CdS納米晶參照文獻(Y.C.Li,X.H.Li,C.H.Yang,Y.F.Li,Controlled synthesis of CdS nanorods and hexagonal nanocrystals,J.Mater.Chem.2003,13:2641-2648.)製備得到；ZnS納米晶參照文獻(L.S.Li,N.Pradhan,Y.J.Wang,X.G.Peng,High quality ZnSe and ZnS nanocrystals formed by activating zinc carboxylate precursors,Nano.Lett.2004,4:2261-2264.)製備得到。

②製備CdSe納米晶分散液：將上述CdSe納米晶溶解在2.4ml正丙醇和2.4ml吡啶的混合溶劑中，超聲處理20分鐘，用0.45μm濾頭過濾，得到濃度為30mg/ml的CdSe納米晶分散液。(採用類似方法製備CdS或ZnS納米晶分散液。)

③製備CdSe薄膜：將步驟(2)所得的基片放在勻膠機上，滴加上述CdSe納米晶分散液，在3000rpm轉速下旋塗20s，置於加熱臺上150℃加熱10min，去除有機溶劑，置於加熱臺上350℃熱處理40s，重複上述步驟，得到2層CdSe薄膜，然後置於加熱臺上350℃熱處理30min，在異丙醇中超聲處理3min，用氮氣槍吹乾，得到厚度為40nm的CdSe薄膜。(採用類似方法製備CdS或ZnS薄膜。)

(4)製備混合層：

①製備CdTe納米晶：取906mg十四酸鎘、2.35g三辛基氧化膦、92mg肉豆蔻酸裝入三口瓶中，在氮氣保護下加熱至244℃，此時呈淡黃色溶液；取1ml Te濃度為0.8mmol/ml的TOP-Te(三辛基磷－碲)迅速加入三口瓶中，反應在240℃下維持30分鐘；用甲醇清洗3次，離心分離得到沉澱物；將沉澱物溶解在15ml吡啶中，在氮氣保護下，保持溫度90℃，回流12小時；回流結束後加入60ml正己烷，離心分離得到產物，並用氮氣吹乾，得到CdTe納米晶。

②製備CdTe納米晶分散液：將上述CdTe納米晶溶解在1.8ml正丙醇和1.8ml吡啶的混合溶劑中，超聲處理20分鐘，用0.45μm濾頭過濾，得到濃度為50mg/ml的CdTe納米晶分散液。

③製備CdSe：CdTe納米晶混合分散液：將步驟(3)所述CdSe納米晶溶解在1.8ml正丙醇和1.8ml吡啶的混合溶劑中，超聲處理20分鐘，用0.45μm濾頭過濾，得到濃度為40mg/ml的CdSe納米晶分散液；將上述濃度為40mg/ml的CdSe納米晶分散液與上述濃度為50mg/ml的CdTe納米晶分散液分別按CdSe在混合層中的含量為10wt％、30wt％、50wt％、70wt％、90wt％進行混合，將混合分散液超聲處理20分鐘， 使其混合充分，得到一定組分的CdSe：CdTe納米晶混合分散液。(採用類似方法製備CdS:CdTe或ZnS:CdTe納米晶混合分散液)

④製備混合層薄膜：將步驟(3)所得的基片放在勻膠機上，滴加上述CdSe：CdTe納米晶混合分散液，在1100rpm轉速下旋塗20s，置於加熱臺上150℃加熱3min，去除有機溶劑，浸入飽和CdCl2甲醇溶液中10s，然後浸入正丙醇中，用氮氣槍吹乾，然後置於加熱臺上350℃熱處理40s，冷卻至室溫後，浸入甲醇中，用氮氣槍吹乾，得到厚度為70nm的混合層薄膜。根據需要，重複旋塗，得到不同厚度的混合層薄膜。

(5)製備光活性層：

①製備CdTe納米晶：取906mg十四酸鎘、2.35g三辛基氧化膦、92mg肉豆蔻酸裝入三口瓶中，在氮氣保護下加熱至244℃，此時呈淡黃色溶液；取1mlTe濃度為0.8mmol/ml的TOP-Te(三辛基磷－碲)迅速加入三口瓶中，反應在240℃下維持30分鐘；用甲醇清洗3次，離心分離得到產物；將產物溶解在20ml吡啶中，在氮氣保護下，保持溫度90℃，回流12小時；回流結束後加入60ml正己烷，離心分離得到產物，並用氮氣吹乾，得到CdTe納米晶。

②製備CdTe納米晶分散液：將上述CdTe納米晶溶解在體積比為1:1的正丙醇/吡啶混合溶劑中，濃度為50mg/ml，超聲處理20分鐘，用0.45μm濾頭過濾，得到CdTe納米晶分散液。

③製備CdTe薄膜：將步驟(4)所得的基片放在勻膠機上，滴加上述CdTe納米晶分散液，在1100rpm轉速下旋塗20s，置於加熱臺上150℃加熱3min，去除有機溶劑，浸入飽和CdCl2甲醇溶液中10s，然後浸入正丙醇中，用氮氣槍吹乾，然後置於加熱臺上350℃熱處理40s，冷卻至室溫後，浸入甲醇中，用氮氣槍吹乾，得到厚度為100nm的CdTe薄膜。重複旋塗5次，得到5層CdTe納米晶，旋塗一層飽和CdCl2甲醇溶液，置於加熱臺上330℃熱處理25min，在甲醇中超聲處理3min，用氮氣槍吹乾，得到厚度為500nm的CdTe薄膜。

(6)蒸鍍陽極：將步驟(5)所得的基片置於真空鍍腔中，3×10－4Pa的高真空下，蒸鍍Au，厚度為80nm，得到陽極。

將所得器件進行封裝，得到結構為ITO/ZnO/CdSe/CdSe:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池(採用類似方法製備得到ITO/ZnO/CdS/CdS:CdTe/CdTe/Au或ITO/ZnO/ZnS/ZnS:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的納米晶太陽電池)，結構示意圖如圖1所示。

二、CdTe納米晶太陽電池的性能測定：

太陽電池是能量轉換器件，要將太陽能轉換為電能，所以任何太陽電池器件性能參數的測定，最終都要以太陽光為測試標準。實驗室中常用的AM1.5G測量標準的輻射照度是1000W/m2。當用太陽模擬光進行 納米晶太陽電池性能測試時，首先要用標準電池確定光源是否複合AM1.5G的輻照度。標準矽太陽電池經過校準：在AM1.5G標準光譜下，即1000W/m2的輻射照度的光照射下，得到的短路電流為125mA。確定輻照強度後，即可對器件進行測試。用太陽模擬光進行太陽電池性能測試，太陽電池的能量轉換效率：

其中PMAX為最大輸出功率(單位：mW)，Pin為輻射照度(單位：mW/cm2)，S為器件的有效面積(單位：cm2)。測量聚合物本體異質結太陽電池性能的設備裝置如表1所示。

表1

以下實施例的製備方法與本實施例的方法一致，只是改變各層厚度或混合含量。

實施例2

CdSe:CdTe混合層不同厚度對納米晶太陽電池的影響：

根據具體實施方式，製備結構為ITO/ZnO/CdSe/CdSe:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，其中選用CdSe在混合層中的含量為50wt％的CdSe:CdTe納米晶混合分散液,通過控制旋塗轉速及旋塗層數，得到厚度為40nm，60nm，80nm，100nm，150nm，200nm，300nm的CdSe:CdTe混合層薄膜；與結構為ITO/ZnO/CdSe/CdTe/Au的異質結納米晶太陽電池進行性能測定並進行對比，對比器件除沒有混合層外，其餘製作工藝相同，結果見表2。

表2

由表2可以看到，與傳統不含混合層的異質結納米晶太陽電池相比，增加混合層的體異質結納米晶太陽電池轉換效率和短路電流兩項參數明顯提高，其中當混合層厚度為80nm，納米晶太陽電池的性能最佳。表明本分明提出的體異質結結構對改善器件性能有重要作用。

分析上述結構為ITO/ZnO/CdSe/CdSe:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池的性能衰減情況，結果見圖2。在儲存初期，納米晶太陽電池的開路電壓和能量轉換效率均有提升，並在第三天能量轉換效率達到最高峰。最高能量轉換效率達到6.25％，此時開路電壓為0.6V,短路電流密度為20.91mA/cm2，填充因子為49.90％。

實施例3

混合層中不同CdSe含量對納米晶太陽電池的影響：

根據具體實施方式，製備結構為ITO/ZnO/CdSe/CdSe:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，其中在混合分散液的製備過程中，分別按CdSe在混合層中的含量為10wt％、30wt％、50wt％、70wt％、90wt％進行混合，混合層薄膜只旋塗一層，得到具有不同CdSe含量混合層的納米晶太陽電池，對其進行性能測定，結果見表3。

表3

由表3可以看到，當混合層中CdSe含量為50wt％時，納米晶太陽電池的性能最佳。

實施例4

不同CdTe層厚度對ITO/ZnO/CdSe/CdSe:CdTe/CdTe/Au納米晶電池的影響：

根據具體實施方式，製備結構為ITO/ZnO/CdSe/CdSe:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，其中選用CdSe在混合層中的含量為50wt％的CdSe:CdTe納米晶混合分散液，混合層薄膜旋塗一層，分別旋塗3層、4層、5層CdTe薄膜作為光活性層，得到CdTe層厚度為400nm，500nm，600nm的納米晶太陽電池，對其進行性能測定，結果見表4。

表4

由表4可以看到，當結構為ITO/ZnO/CdSe/CdSe:CdTe/CdTe/Au的納米晶太陽電池的光活性層CdTe層厚度為400nm時，納米晶太陽電池的性能最佳。

實施例5

CdS:CdTe混合層不同厚度對納米晶太陽電池的影響：

根據具體實施方式，製備結構為ITO/ZnO/CdS/CdS:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，其中選用CdS在混合層中的含量為50wt％的CdS:CdTe納米晶混合分散液,通過控制旋塗轉速及旋塗層數，得到厚度為40nm，80nm，150nm的CdS:CdTe混合層薄膜；與結構為ITO/ZnO/CdS/CdTe/Au的異質結納米晶太陽電池進行性能測定並進行對比，對比器件除沒有混合層外，其餘製作工藝相同，結果見表5。

表5

由表5可以看到，當CdS:CdTe混合層厚度為80nm時，納米晶太陽電池的開路電壓、填充因子與能量轉換效率最佳。

實施例6

混合層中不同CdS含量對納米晶太陽電池的影響：

根據具體實施方式，製備結構為ITO/ZnO/CdS/CdS:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，其中在混合分散液的製備過程中，分別按CdS在混合層中的含量為10wt％、30wt％、50wt％、70wt％、90wt％進行混合，混合層薄膜只旋塗一層，得到具有不同CdS含量混合層的納米晶太陽電池，對其進行性能測定，結果見表6。

表6

由表6可以看到，當混合層中CdS含量為50wt％時，納米晶太陽電池的短路電流密度與能量裝換效率最佳。

實施例7

不同CdTe層厚度對ITO/ZnO/CdS/CdS:CdTe/CdTe/Au納米晶電池的影響：

根據具體實施方式，製備結構為ITO/ZnO/CdS/CdS:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，其中選用CdS含量為50wt％的CdS:CdTe納米晶混合分散液，混合層薄膜旋塗一層，分別旋塗3層、4層、5層CdTe薄膜，得到CdTe層厚度為300nm，400nm，400nm的納米晶太陽電池，對其進行性能測定，結果見表7。

表7

由表7可以看到，當結構為ITO/ZnO/CdS/CdS:CdTe/CdTe/Au的納米晶太陽電池的CdTe層厚度為400nm時，納米晶太陽電池的性能最佳。

實施例8

ZnS:CdTe混合層不同厚度對納米晶太陽電池的影響：

根據具體實施方式，製備結構為ITO/ZnO/ZnS/ZnS:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，其中選用ZnS在混合層中的含量為50wt％的ZnS:CdTe納米晶混合分散液,通過控制旋塗轉速及旋塗層數，得到厚度為40nm，80nm，150nm的ZnS:CdTe混合層薄膜；與結構為ITO/ZnO/ZnS/CdTe/Au的異質結納米晶太陽電池進行性能測定並進行對比，對比器件除沒有混合層外，其餘製作工藝相同，結果見表8。

表8

由表8可以看到，當ZnSe:CdTe混合層厚度為80nm時，納米晶太陽電池的開路電壓、填充因子和能量轉換效率最佳。

實施例9

混合層中不同ZnS含量對納米晶太陽電池的影響：

根據具體實施方式，製備結構為ITO/ZnO/ZnS/ZnS:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，其中在混合分散液的製備過程中，分別按ZnS在混合層中的含量為10wt％、30wt％、50wt％、70wt％、90wt％進行混合，混合層薄膜只旋塗一層，得到具有不同ZnS含量混合層的納米晶太陽電池，對其進行性能測定，結果見表9。

表9

由表9可以看到，當混合層中ZnS含量為50wt％時，納米晶太陽電池的開路電壓、填充因子和能量轉換效率最佳。

實施例10

不同CdTe層厚度對ITO/ZnO/ZnS/ZnS:CdTe/CdTe/Au納米晶電池的影響：

根據具體實施方式，製備結構為ITO/ZnO/ZnS/ZnS:CdTe/CdTe/Au的具有體異質結結構的全溶液法加工的高效納米晶太陽電池，其中選用ZnS在混合層中的含量為50wt％的ZnS:CdTe納米晶混合分散液，混合層薄膜旋塗一層，分別旋塗3層、4層、5層CdTe薄膜，得到CdTe層厚度為400nm，500nm，600nm的納米晶太陽電池，對其進行性能測定，結果見表10。

表10

由表10可以看到，當結構為ITO/ZnO/ZnS/ZnS:CdTe/CdTe/Au的納米晶太陽電池的CdTe厚度為500nm時，納米晶太陽電池的開路電壓、填充因子和能量轉換效率最佳。

上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護範圍之內。