本發(fā)明涉及一種基于半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)的太陽能電池器件及其制備方法，尤其涉及一種具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏太陽能電池器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

二硫化鉬(MoS₂)具有較強(qiáng)光吸收特征，其可見光吸收系數(shù)超過Si材料一個(gè)數(shù)量級(jí)，MoS₂器件在單位面積上形成的光致電功率密度更是超過Si三個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，MoS₂已在研制新型光伏器件領(lǐng)域受到了廣泛關(guān)注。

基于目前Si半導(dǎo)體的成熟加工技術(shù)，以薄膜形態(tài)將MoS₂與Si進(jìn)行疊加形成異質(zhì)薄膜，這為研制高效低成本光伏器件創(chuàng)造了便利途徑。例如：

中國專利申請(qǐng)CN104465844A公開了一種二硫化鉬/硅p-n結(jié)太陽能電池器件及其制備方法，該方法利用磁控濺射技術(shù)在Si半導(dǎo)體表面直接沉積了一層MoS₂薄膜，并在該p-n結(jié)器件中觀測到了明顯的光伏效應(yīng)。

中國專利申請(qǐng)CN105244414A公開了一種二硫化鉬/硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池及其制備方法，該方法利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)在具有倒金子塔狀表面結(jié)構(gòu)特征的Si半導(dǎo)體表面直接沉積了一層MoS₂薄膜，獲得了光伏性能的提高。

中國專利申請(qǐng)CN104617165A公開了一種二硫化鉬/緩沖層/硅n-i-p太陽能電池器件及其制備方法，該方法在MoS₂和Si之間增加一層絕緣緩沖層材料，從而獲得了增強(qiáng)的光伏性能。

中國專利申請(qǐng)CN105226125A公開了一種Pd-MoS₂異質(zhì)結(jié)光伏太陽能電池器件及其制備方法，該方法通過在MoS₂薄膜中引入Pd金屬元素，從而實(shí)現(xiàn)了MoS₂光伏太陽能電池器件性能的提高。

但是，上述已公開的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件，對(duì)太陽光的轉(zhuǎn)化效率均偏低，還遠(yuǎn)達(dá)不到產(chǎn)業(yè)/商業(yè)應(yīng)用的要求。原因在于由于上述四種太陽能電池器件，均采用了單一金屬層作為器件的前電極層。而金屬材料的透光性較差，作為前電極，將會(huì)嚴(yán)重阻礙太陽光線入射進(jìn)入MoS₂光吸收層，導(dǎo)致器件光生電流密度大幅降低，從而顯著降低器件對(duì)太陽光的轉(zhuǎn)化效率。

研究人員也曾嘗試通過減小金屬電極層的厚度的技術(shù)手段以達(dá)到提高光線透過率的目的，當(dāng)金屬電極層的厚度減小至10nm以下時(shí)，在一定程度上可以達(dá)到提高光線透過率的目的。

但是，隨之而來的問題是，這種超薄厚度導(dǎo)致了金屬層的連續(xù)性變差，降低了電極層對(duì)光激發(fā)載流子的收集效率，同樣降低了器件的短路電流密度和光轉(zhuǎn)化效率等光伏性能。

因此，如何改善MoS₂器件的前電極結(jié)構(gòu)，進(jìn)而在此基礎(chǔ)上，研制出具有較高光伏性能的太陽能電池器件，已成為當(dāng)前基于MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)重要途徑和研究方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是，提供一種短路電流密度高、開路電壓大、光轉(zhuǎn)化效率高的ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極和MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏太陽能電池器件。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所需要解決的技術(shù)問題是，如何提高M(jìn)oS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件前電極的透光性能，提高電極層對(duì)光激發(fā)載流子的收集效率的技術(shù)問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，一種具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件，其特征在于，為復(fù)合層層狀結(jié)構(gòu)，由上至下依次包括ITO透明導(dǎo)電層、Pd金屬層、MoS₂薄膜層、上下兩個(gè)表面均具有SiO₂鈍化層的Si單晶基片和金屬In背電極；其中：

所述Si基片的電阻率為1-2Ω·cm、晶面取向?yàn)?100)面、導(dǎo)電類型為p型；

所述Si單晶基片的上下兩個(gè)表面的SiO₂鈍化層的厚度均為3-5nm；

所述ITO透明導(dǎo)電層、Pd金屬層、MoS₂薄膜層和金屬In背電極的厚度分別為30-100nm、1-10nm、35nm和0.1mm；

上述Pd金屬層，其純度為99.999％；

上述ITO透明導(dǎo)電層材質(zhì)為Sn摻雜In₂O₃，其中摩爾比Sn:In＝1:18。

上述技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，在MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件中，超薄Pd金屬層有效提高了的器件前電極的光透過性，同時(shí)起保護(hù)作用避免MoS₂層被氧化；ITO透明導(dǎo)電層提高了前電極對(duì)光激發(fā)載流子的收集效率，使得MoS₂/Si光伏器件在短路電流密度、開路電壓和光轉(zhuǎn)化效率等綜合性能方面取得了顯著的提升：

檢測結(jié)果表明，采用上述技術(shù)方案所制得的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件，其在30mWcm^-2的白光照條件下，太陽光轉(zhuǎn)化效率5.1％。

該光伏性能參數(shù)與具有純Pd金屬層前電極和純ITO透明導(dǎo)電層電極的器件比較，分別提高超過130％和80％。

為更好地理解上述技術(shù)方案，現(xiàn)從原理上進(jìn)行詳細(xì)說明：

1、Pd超薄金屬層對(duì)MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件達(dá)到的技術(shù)效果有兩個(gè)方面：(1)1-10nm的超薄特征，可大幅提高Pd金屬層的太陽光透過性，增強(qiáng)光激發(fā)載流子產(chǎn)生，提高光電流密度；(2)超薄的Pd金屬層可作為MoS₂光吸收層的保護(hù)層，避免ITO氧化物濺射過程中導(dǎo)致MoS₂薄膜被氧化破壞。(這是因?yàn)?，ITO氧化物材料中含有氧元素，若直接濺射沉積在MoS₂膜層表面上，則在濺射過程中，ITO中大量的氧原子必然將對(duì)MoS₂產(chǎn)生了氧化，同時(shí)造成嚴(yán)重界面擴(kuò)散，降低MoS₂層對(duì)光線的吸收和轉(zhuǎn)化性能、破壞器件結(jié)構(gòu)，大幅降低光伏器件的開路電壓和光轉(zhuǎn)化效率等光伏性能)。

即，巧妙地利用超薄Pd金屬層“隔離作用”，并通過將超薄Pd金屬層與具有很高的可見光透明性質(zhì)的ITO二者結(jié)合在一起，共同作為MoS₂光吸收層之上的前電極(層)，從而有效提高電極層的太陽光透過率，進(jìn)而大幅提高了MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件的光電流密度。

2、ITO透明導(dǎo)電層對(duì)MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件達(dá)到的技術(shù)效果有兩個(gè)方面：(1)對(duì)可見光的透明特征，可降低對(duì)太陽光線的吸收，增強(qiáng)器件中光激發(fā)載流子產(chǎn)生，提高光電流密度；(2)幾十乃至上百納米的厚度(30-100nm)，可大幅提高電極層對(duì)光激發(fā)載流子的收集效率，提高光電流密度和光轉(zhuǎn)化效率等光伏性能。

3、上述技術(shù)方案中，Si基片上下表面的SiO₂鈍化層采用熱氧化的化學(xué)方法制備，使得SiO₂層能有效地鈍化Si單晶基片表面，減小光生電子空穴對(duì)的復(fù)合，鈍化層的厚度為3-5nm，能保證光生載流子在隧穿效應(yīng)下，穿過絕緣氧化層。

4、上述技術(shù)方案中，采用0.1mm的In金屬薄膜作為背電極，這是基于In金屬在空氣中具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性，不易與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，保證了在異質(zhì)結(jié)內(nèi)形成均勻的電場。

5、上述技術(shù)方案中，采用的是電阻率為1-2Ωcm的p型Si，該電阻率能滿足在Si內(nèi)具有較高的載流子濃度，同時(shí)能與MoS₂薄膜形成異質(zhì)結(jié)，保證了在耗盡區(qū)內(nèi)光生電子空穴對(duì)的快速分離。

實(shí)驗(yàn)證明，上述技術(shù)方案的具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件，具有短路電流密度高、開路電壓大及光轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)。

優(yōu)選為，所述Si單晶基片的SiO₂鈍化層是采用過氧化氫熱氧化方法，對(duì)Si單晶基片的上、下兩個(gè)表面進(jìn)行氧化制得的；

所述MoS₂薄膜層是采用直流磁控濺射方法沉積于所述Si單晶基片上表面的SiO₂鈍化層之上的；

所述Pd金屬層是采用直流磁控濺射方法沉積于所述MoS₂薄膜層之上的；

所述ITO透明導(dǎo)電層是采用直流磁控濺射方法沉積于所述Pd金屬層之上的；

所述金屬In背電極是通過熱熔法固結(jié)在所述Si基片下表面SiO₂鈍化層之上的。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，制備方法簡單、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性與一致性更好。

本發(fā)明的目的之二是，提供一種上述的具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件的制備方法，其工藝簡單、控制簡便、成品率高，工藝綠色環(huán)保，適于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是，一種如權(quán)利要求1所述的具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步，硅基片表面鈍化步驟

選取電阻率為1-2Ω·cm、晶面取向?yàn)?100)面p型Si單晶基片，依次在酒精、丙酮和去離子水中超聲清洗180s；

取出并用氮?dú)獯蹈桑?/p>

然后，將吹干后的Si單晶基片置于燒杯中，浸沒在質(zhì)量百分比濃度為30％過氧化氫溶液液面下，并將燒杯置于水浴鍋中，在100℃下水浴加熱10min，以進(jìn)行表面鈍化；

表面鈍化完成后，取出Si單晶基片，用去離子水洗凈，再用高純氮?dú)獯蹈?，制得上下兩個(gè)表面均具有SiO₂鈍化層的Si單晶基片襯底；

第二步，MoS₂薄膜層表面沉積步驟

將鈍化后的Si單晶基片襯底裝入托盤、放入真空腔，并將真空腔抽為高真空，在氬氣氣體環(huán)境下，將Si單晶基片的溫度調(diào)至第一溫度300-400℃，氬氣氣壓調(diào)至第一壓力1-10Pa，采用直流磁控濺射技術(shù)，在恒定的30W濺射功率條件下，利用電離出的離子轟擊MoS₂靶材，在所述Si基片上表面SiO₂鈍化層的表面上，沉積一層MoS₂薄膜層；

第三步，Pd金屬層表面沉積步驟

將裝有樣品的托盤更換至Pd金屬靶材的正上方；

將Si單晶基片的溫度調(diào)至第二溫度20-25℃，氬氣氣壓調(diào)至第二壓力1-5Pa，采用直流磁控濺射技術(shù)，在恒定的40W濺射功率條件下，利用電離出的離子轟擊Pd金屬靶材，在上述MoS₂薄膜的表面上，再沉積一層Pd金屬層；

第四步，ITO透明導(dǎo)電層表面沉積步驟

將裝有樣品的托盤更換至ITO靶材的正上方；

將Si單晶基片的溫度調(diào)至第三溫度20-100℃，氬氣氣壓調(diào)至第三壓力0.1-1Pa，采用直流磁控濺射技術(shù)，在恒定的30W濺射功率條件下，利用電離出的離子轟擊ITO靶材，在上述Pd金屬層的表面上，再沉積一層ITO透明導(dǎo)電層；

第五步，In背電極的制備步驟

取出表面沉積有ITO/Pd/MoS₂多層薄膜的Si單晶基片，通過錫焊方式將金屬In焊接在所述Si基片下表面的SiO₂鈍化層上，形成In背電極，即得。

上述技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，制備工藝簡單、成品率高，適于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)，并且上述制備方法無有毒有害原料使用、無有毒有害廢物產(chǎn)生或廢氣排放，整個(gè)工藝流程綠色環(huán)保、無污染；

上述技術(shù)方案所制得的產(chǎn)品質(zhì)量均勻穩(wěn)定、各薄膜層附著牢固、厚度均勻穩(wěn)定且易于控制。

優(yōu)選為，上述氬氣的純度在99.999％以上；

所述高純氮?dú)馐侵讣兌葹?9.95％以上的干燥氮?dú)猓?/p>

所述MoS₂靶材的靶基距、Pd靶材的靶基距和ITO靶材的靶基距均為50mm。。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，該距離既能滿足離子在運(yùn)動(dòng)過程中與工作氣體充分碰撞降低動(dòng)能，又能保證離子在成膜過程中具有足夠的附著力。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述第一溫度為380℃，所述第一壓力為5Pa；

所述第二溫度為25℃，所述第二壓力為2Pa；

所述第三溫度為25℃，所述第三壓力為0.5Pa。

該優(yōu)選技術(shù)方案直接帶來的技術(shù)效果是，既能使二硫化鉬薄膜的晶體質(zhì)量提高，又能滿足離子在成膜過程中具有足夠的附著力，同時(shí)還能比較容易地控制成膜厚度。

綜上所述，本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：

1、本發(fā)明的具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件，ITO透明導(dǎo)電層的引入，不僅可以減少Pd貴金屬的使用量，降低器件加工成本。更為重要的是，可以顯著提高電極層對(duì)太陽光光線的透過率，大幅度地提高器件的光伏性能：

在30mWcm^-2的白光照條件下，所發(fā)明的具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS2/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件的光轉(zhuǎn)化效率為5.1％。

與現(xiàn)有技術(shù)的純Pd金屬電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件的比較，所發(fā)明的具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS2/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件的光轉(zhuǎn)化效率提高超過100％；

2、本發(fā)明的具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件，Si基片上下表面雙層SiO₂鈍化層的使用，有效減少了器件中缺陷對(duì)光生載流子的俘獲作用，增強(qiáng)了本發(fā)明器件的內(nèi)建電場，提高了本發(fā)明器件的開路電壓。

(對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：與現(xiàn)有技術(shù)的純Pd金屬電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件的比較，所發(fā)明的具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件的開路電壓由0.22V增加至0.35V，提高了超過60％)。

2、本發(fā)明的具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏器件的制備方法具有工藝簡單、參數(shù)控制簡便，適于規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)；且其成品率高、制造成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性與可靠性好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的ITO/Pd/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的ITO/Pd復(fù)合電極的光透過率與Pd層厚度之間的關(guān)系曲線；

圖3為本發(fā)明的ITO/Pd復(fù)合電極的電阻率與Pd層厚度之間的關(guān)系曲線；

圖4為實(shí)施例1所制得具有ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的器件與實(shí)施例2僅具有純Pd電極的器件和實(shí)施例3僅具有純ITO電極的器件，在30mWcm^-2白光照射下的光伏曲線對(duì)比。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

制備方法如下：

第一步，硅基片表面鈍化步驟

選取電阻率為1-2Ω·cm、晶面取向?yàn)?100)面p型Si單晶基片，依次在酒精、丙酮和去離子水中超聲清洗180s；

取出清洗后的Si基片，并用氮?dú)獯蹈桑?/p>

然后，將吹干后的Si單晶基片放入盛有體積分?jǐn)?shù)為30％過氧化氫溶液的燒杯中，將燒杯置于水浴鍋中，在100℃條件下水浴加熱10min，以進(jìn)行表面鈍化；

取出，置于去離子水中清洗一分鐘；取出并用高純氮?dú)獯蹈桑赐瓿蒘i單晶基片的表面鈍化，制得上下表面均具有SiO₂鈍化層的Si襯底；

第二步，MoS₂薄膜層表面沉積步驟

將鈍化后的Si單晶基片襯底裝入托盤、放入真空腔，并將真空腔抽為高真空，在氬氣氣體環(huán)境下，將Si單晶基片的溫度調(diào)至第一溫度300℃，氬氣氣壓調(diào)至第一壓力5Pa，采用直流磁控濺射技術(shù)，在恒定的30W濺射功率條件下，利用電離出的離子轟擊MoS₂靶材，在所述Si基片上表面SiO₂鈍化層的表面上，沉積一層MoS₂薄膜層；

第三步，Pd金屬層表面沉積步驟

將裝有樣品的托盤更換至Pd金屬靶材的正上方；

將Si單晶基片的溫度調(diào)至第二溫度20-25℃，氬氣氣壓調(diào)至第二壓力2Pa，采用直流磁控濺射技術(shù)，在恒定的40W濺射功率條件下，利用電離出的離子轟擊Pd金屬靶材，在上述MoS₂薄膜的表面上，再沉積一層厚度為10nm的Pd金屬層；

第四步，ITO透明導(dǎo)電層表面沉積步驟

將裝有樣品的托盤更換至ITO靶材的正上方；

將Si單晶基片的溫度調(diào)至第三溫度80℃，氬氣氣壓調(diào)至第三壓力0.5Pa，采用直流磁控濺射技術(shù)，在恒定的30W濺射功率條件下，利用電離出的離子轟擊ITO導(dǎo)電氧化物靶材，在上述Pd金屬層的表面上，再沉積一層厚度為80nm的ITO透明導(dǎo)電層；

第五步，In背電極的制備步驟

取出表面沉積有ITO/Pd/MoS₂多層薄膜的Si單晶基片，通過錫焊方式將金屬In焊接在所述Si基片下表面的SiO₂鈍化層上，形成In背電極，即得。

產(chǎn)品性能檢測結(jié)果：

經(jīng)檢測，在30mWcm^-2的白光照條件下，所制得的ITO/Pd/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件的光激發(fā)電流密度為9.9mAcm^-2，開路電壓0.35V，轉(zhuǎn)化效率5.1％。

實(shí)施例2

說明：該實(shí)施例為對(duì)比實(shí)施例，器件前電極僅具有Pd金屬層，并且沒有ITO導(dǎo)電透明氧化物層。

第一步至第三步均同實(shí)施例1。

第四步為In背電極的制備步驟，方法如下：

取出表面沉積有Pd/MoS₂多層薄膜的Si單晶基片，通過錫焊方式將金屬In焊接在所述Si基片下表面的SiO₂鈍化層上，形成In背電極，即得。

產(chǎn)品性能檢測結(jié)果：

經(jīng)檢測，在30mWcm^-2的白光照條件下，所制得的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)光伏太陽能電池器件的光激發(fā)電流密度為5.5mAcm^-2，開路電壓0.35V，轉(zhuǎn)化效率2.2％。

實(shí)施例3

說明：該實(shí)施例為對(duì)比實(shí)施例，器件前電極僅具有ITO透明導(dǎo)電層，ITO透明導(dǎo)電層是直接濺射沉積在MoS₂薄膜層表面上的。亦即，沒有Pd金屬層。

第一步和第二步均同實(shí)施例1。

第三步，為ITO透明導(dǎo)電層表面沉積步驟，方法如下：

將裝有樣品的托盤更換至ITO靶材的正上方；

將Si單晶基片的溫度調(diào)至第三溫度80℃，氬氣氣壓調(diào)至第三壓力0.5Pa，采用直流磁控濺射技術(shù)，在恒定的30W濺射功率條件下，利用電離出的離子轟擊ITO靶材，在上述Pd金屬層的表面上，再沉積一層厚度為80nm的ITO導(dǎo)電透明氧化物層；

第四步，為In背電極的制備步驟，方法如下：

取出表面沉積有ITO/MoS₂多層結(jié)構(gòu)的Si單晶基片，通過錫焊方式將金屬In焊接在所述Si基片下表面的SiO₂鈍化層上，形成In背電極，即得。

產(chǎn)品性能檢測結(jié)果：

經(jīng)檢測，在30mWcm^-2的白光照條件下，所制得的MoS₂異質(zhì)結(jié)光伏器件的光激發(fā)電流密度為11.7mAcm^-2，開路電壓0.25V，轉(zhuǎn)化效率2.8％。

實(shí)施例4

除第三步，Pd金屬層表面沉積步驟

將裝有樣品的托盤更換至Pd金屬靶材的正上方；

將Si單晶基片的溫度調(diào)至第二溫度20-25℃，氬氣氣壓調(diào)至第二壓力2Pa，采用直流磁控濺射技術(shù)，在恒定的40W濺射功率條件下，利用電離出的離子轟擊Pd金屬靶材，在上述MoS₂薄膜的表面上，再沉積一層厚度為5nm的Pd金屬層之外；

其余，均同實(shí)施例1。

產(chǎn)品性能檢測結(jié)果：

經(jīng)檢測，在30mWcm^-2的白光照條件下，所制得的MoS₂異質(zhì)結(jié)光伏太陽能電池器件的光激發(fā)電流密度為10.5mAcm^-2，開路電壓0.31V，轉(zhuǎn)化效率4.8％。

實(shí)施例5

除第三步，Pd金屬層表面沉積步驟

將裝有樣品的托盤更換至Pd金屬靶材的正上方；

將Si單晶基片的溫度調(diào)至第二溫度20-25℃，氬氣氣壓調(diào)至第二壓力2Pa，采用直流磁控濺射技術(shù)，在恒定的40W濺射功率條件下，利用電離出的離子轟擊Pd金屬靶材，在上述MoS₂薄膜的表面上，再沉積一層厚度為20nm的Pd金屬層之外；其余，均同實(shí)施例1。

產(chǎn)品性能檢測結(jié)果：

經(jīng)檢測，在30mWcm^-2的白光照條件下，所制得的MoS₂異質(zhì)結(jié)光伏器件的光激發(fā)電流密度為8.3mAcm^-2，開路電壓0.38V，轉(zhuǎn)化效率4.2％。

為更進(jìn)一步地理解本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)，下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明所制得的產(chǎn)品的性能檢測方法和檢測結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為ITO/Pd/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本發(fā)明的ITO/Pd/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏太陽能電池器件，其為復(fù)合層層狀結(jié)構(gòu)，由上至下依次包括ITO透明導(dǎo)電層、Pd金屬層、MoS₂薄膜層、上下表面均具有SiO₂鈍化層的Si單晶基片和金屬In背電極；其中：

上述Si單晶基片是單面拋光，晶面取向?yàn)?100)面、導(dǎo)電類型為p型；

上述SiO₂鈍化層的厚度均為3-5nm；

上述MoS₂薄膜層、Pd金屬電極層、ITO透明導(dǎo)電層和金屬In背電極的厚度分別為35nm、1-50nm、30-100nm和0.1mm。

上述SiO₂鈍化層是采用過氧化氫熱氧化方法，對(duì)Si單晶基片的上、下兩個(gè)表面進(jìn)行氧化制得的；

上述MoS₂薄膜層是采用直流磁控濺射方法沉積于上述Si基片上表面SiO₂鈍化層表面上的；

上述金屬In背電極是通過熱熔法固結(jié)在上述Si基片下表面SiO₂鈍化層上的。

圖2為本發(fā)明所制得ITO/Pd雙層結(jié)構(gòu)復(fù)合電極的透過率與Pd層厚度之間的關(guān)系曲線。

如圖2所示，純ITO透明導(dǎo)電層具有較高的可見光透光率，約92％。當(dāng)Pd層厚度為5nm時(shí)，復(fù)合電極層透過率減小為約90％；隨著Pd層厚度逐漸增加，復(fù)合電極層可見光透過率快速減??；當(dāng)Pd層厚度增加至50nm時(shí)，復(fù)合電極層可見光透過率僅為約31％。

圖3為本發(fā)明所制得ITO/Pd雙層復(fù)合電極層的電阻率與Pd層厚度之間的關(guān)系曲線。

如3圖所示，隨著Pd層厚度由0增加至50nm，復(fù)合電極層的電阻率逐漸減小，由6×10^-2Ωcm減小至7.8×10^-5Ωcm。這說明，隨著Pd金屬層厚度增加，復(fù)合電極層的均勻連續(xù)性增強(qiáng)，對(duì)光激發(fā)載流子的收集效率提高。

圖4為實(shí)施例1制得的ITO/Pd/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件、實(shí)施例2制得的Pd/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件和實(shí)施例3制得的ITO/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件在30mWcm^-2白光照射下的光伏性能曲線比較。

如圖4所示，Pd/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件的短路電流密度、開路電壓和光轉(zhuǎn)化效率分別為5.5mAcm^-2、0.35V、2.2％。

ITO/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件的短路電流密度、開路電壓和光轉(zhuǎn)化效率分別為11.5mAcm^-2、0.25V、2.8％；

ITO/Pd/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件中，其短路電流比Pd/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件的值明顯增加，為9.9mAcm^-2；其開路電壓則比ITO/MoS₂/Si/In異質(zhì)結(jié)光伏器件的數(shù)值明顯增加，為0.35V；其光轉(zhuǎn)化效率為5.1％，分別比其它兩種器件提高超過130％和80％。

可以看出，采用ITO/Pd雙層復(fù)合電極的MoS₂/Si異質(zhì)結(jié)器件，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，其光伏性能改善效果十分顯著。