專利名稱：薄膜太陽能電池電極及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其是薄膜太陽能電池電極，及其制備方法。
背景技術(shù)：
太陽能光伏發(fā)電作為一種可持續(xù)的能源替代方式，近年來得到迅速發(fā)展。目前全球有30多家公司置身薄膜太陽能電池(CIGS)產(chǎn)業(yè)。以日本、美國、德國的研究水平處于世界領(lǐng)先水平，但目前只有德國wurth、S0la公司的15兆瓦生產(chǎn)線真正的實現(xiàn)了大規(guī)模生產(chǎn)。目前國內(nèi)絕大數(shù)已建和在建CIGS生產(chǎn)項目均需采用國外的先進設(shè)備?，F(xiàn)有太陽能薄膜電池中都采用單層膜結(jié)構(gòu)，而整個太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率在10%以下，而在如何提高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率上，沒有提及到有其它有效方法和技術(shù)手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對不足，提出一種薄膜太陽能電池電極，能提高電池的轉(zhuǎn)換效率達10%以上。還提出了該薄膜太陽能電池電極的制備方法，采用傳統(tǒng)技術(shù)手段進行兩次制膜過程，簡便易行。為了實現(xiàn)上述發(fā)明第一目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案一種薄膜太陽能電池電極，包括玻璃基板和鑰薄膜，鑰薄膜鋪設(shè)在玻璃基板上，該鑰薄膜由兩層鑰晶粒構(gòu)成粒徑為12 — 16nm的粗鑰晶粒層和粒徑為2 — 6nm的細鑰晶粒層，其中粗鑰晶粒層與玻璃基板接觸。進一步地，該細晶粒層厚度為粗鑰晶粒層厚度的1. 6—3. 3倍。進一步地，該細晶粒層厚度為粗鑰晶粒層厚度的2倍。為了實現(xiàn)上述發(fā)明第二目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案一種如上所述薄膜太陽能電池電極的制備方法，包括以下步驟
(1)清洗玻璃基板將玻璃基板在質(zhì)量濃度5%氫氧化鉀水溶液中60°C下浸泡15分鐘，再用水清洗并用空氣或氮氣吹干；
(2)濺鍍鑰金屬在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣為氣源、鑰金屬為靶源，在O.7-1.1Pa下于玻璃基板上濺鍍粒徑為12 — 16nm的粗鑰晶粒層，然后在O. 1—0. 5Pa下于粒徑為12—16nm的粗鑰晶粒層上再濺鍍粒徑為2 — 6nm的細鑰晶粒層；其中細晶粒層厚度為粗鑰晶粒層厚度的1. 6 — 3. 3倍；
(3)濺鍍銅銦鎵合金在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣為氣源、銅鎵合金和銦為靶源，在
0.5-1. 2Pa下于步驟(2)的細鑰晶粒層上繼續(xù)濺鍍一層銅銦鎵合金層；
(4)硒化將步驟(3)制得的含銅銦鎵合金層的玻璃基板放置在硒化爐中迅速升溫，先用氮氣稀釋的硒化氫進行硒化，再換成氮氣稀釋的硫化氫進行硫化，得到銅銦鎵硒吸收層；
(5)化學(xué)浴沉積硫化鎘將步驟(4)硒化后的玻璃基板浸泡在含摩爾比為
1.4:140:1000的硫酸鎘、硫脲和氨水的水浴中，并在60— 80°C下反應(yīng)10 — 20分鐘，沉積得到硫化鎘層；
(6)濺鍍氧化鋅在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣和氧氣為氣源、氧化鋅陶瓷靶為靶源，在O. 5-1. 2Pa下于步驟(5)的硫化鎘層上濺射鍍一層氧化鋅層；
(7)濺鍍鋁雜氧化鋅在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣和氧氣為氣源、氧化鋅陶瓷靶為靶源，在O. 5-1. 2Pa下于步驟(6)的氧化鋅層上濺射鍍一層鋁雜氧化鋅作為正面透明電極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點將傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池電極結(jié)構(gòu)中鑰金屬膜層，分設(shè)為兩層，底層為粗晶粒層、上層為細晶粒層，這樣既解決了作為背電極的作用，有解決了鈉原子的滲透問題與玻璃的結(jié)合力，降低了作為背電極的阻力，又大大提高了CIGS薄膜電池的轉(zhuǎn)接效率。 該薄膜太陽能電池電極的制備方法，只是將傳統(tǒng)工藝中鑰金屬膜層的濺鍍改用兩次濺鍍，采用不同的真空度得到不同粒徑的鑰金屬層；本方法不需太多改變傳統(tǒng)設(shè)備和工藝，即可完成，簡便易行。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明制成的電池結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護范圍有任何的限制作用。如圖1所示的一種薄膜太陽能電池電極，與傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池電極的結(jié)構(gòu)相t匕，本發(fā)明產(chǎn)品在玻璃基板I上鑰薄膜，是由兩層鑰晶粒構(gòu)成粒徑為12 — 16nm的粗鑰晶粒層21和粒徑為2 — 6nm的細鑰晶粒層22，其中與玻璃基板I接觸的是粗鑰晶粒層21。上述兩層鑰金屬晶粒層中，細晶粒層22厚度為粗鑰晶粒層21厚度的1. 6—3. 3倍，優(yōu)選的為2倍。上述薄膜太陽能電池電極的制備方法，包括以下步驟
(1)清洗玻璃基板1:將玻璃基板I在質(zhì)量濃度5%氫氧化鉀水溶液中60°C下浸泡15分鐘，再用水清洗并用空氣或氮氣吹干；
(2)濺鍍鑰金屬在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣為氣源、鑰金屬為靶源，在O.7-1.1Pa下于玻璃基板上濺鍍粒徑為12 — 16nm的粗鑰晶粒層21，然后在O.1—O. 5Pa下于粒徑為12—16nm的粗鑰晶粒層21上再濺鍍粒徑為2 — 6nm的細鑰晶粒層22 ;其中細晶粒層22厚度為粗鑰晶粒層21厚度的1. 6—3. 3倍；
(3)濺鍍銅銦鎵合金在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣為氣源、銅鎵合金和銦為靶源，在
0.5-1. 2Pa下于步驟(2)的細鑰晶粒層22上繼續(xù)濺鍍一層銅銦鎵合金層；
(4)硒化將步驟(3)制得的含銅銦鎵合金層的玻璃基板放置在硒化爐中迅速升溫，先用氮氣稀釋的硒化氫進行硒化，再換成氮氣稀釋的硫化氫進行硫化，得到銅銦鎵硒吸收層3 ；
(5)化學(xué)浴沉積硫化鎘將步驟(4)硒化后的玻璃基板浸泡在含摩爾比為
1.4:140:1000的硫酸鎘、硫脲和氨水的水浴中，并在60— 80°C下反應(yīng)10 — 20分鐘，沉積得到硫化鎘層4 ；
(6)濺鍍氧化鋅在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣和氧氣為氣源、氧化鋅陶瓷靶為靶源，在
O.5-1. 2Pa下于步驟(5)的硫化鎘層4上濺射鍍一層氧化鋅層5 ；
(7)濺鍍鋁雜氧化鋅在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣和氧氣為氣源、氧化鋅陶瓷靶為靶源，在O. 5—1. 2Pa下于步驟(6)的氧化鋅層5上濺射鍍一層鋁雜氧化鋅6作為正面透明電極。將上述電極制成的薄膜太陽能電池，如圖2所示，進行測試，結(jié)果如下表
權(quán)利要求
1.一種薄膜太陽能電池電極，包括玻璃基板和鑰薄膜，鑰薄膜鋪設(shè)在玻璃基板上，其特征在于該鑰薄膜由兩層鑰晶粒構(gòu)成粒徑為12 — 16nm的粗鑰晶粒層和粒徑為2 — 6nm的細鑰晶粒層，其中粗鑰晶粒層與玻璃基板接觸。
2.如權(quán)利要求1所述薄膜太陽能電池電極，其特征在于該細晶粒層厚度為粗鑰晶粒層厚度的1. 6 — 3. 3倍。
3.如權(quán)利要求2所述薄膜太陽能電池電極，其特征在于該細晶粒層厚度為粗鑰晶粒層厚度的2倍。
4.一種如權(quán)利要求1所述薄膜太陽能電池電極的制備方法，包括以下步驟(1)清洗玻璃基板將玻璃基板在質(zhì)量濃度5%氫氧化鉀水溶液中60°C下浸泡15分鐘，再用水清洗并用空氣或氮氣吹干；(2)濺鍍鑰金屬在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣為氣源、鑰金屬為靶源，在O.7-1.1Pa下于玻璃基板上濺鍍粒徑為12 — 16nm的粗鑰晶粒層，然后在O.1 — O. 5Pa下于粒徑為12—16nm的粗鑰晶粒層上再濺鍍粒徑為2 — 6nm的細鑰晶粒層；其中細晶粒層厚度為粗鑰晶粒層厚度的1. 6 — 3. 3倍；(3)濺鍍銅銦鎵合金在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣為氣源、銅鎵合金和銦為靶源，在.0.5-1. 2Pa下于步驟(2)的細鑰晶粒層上繼續(xù)濺鍍一層銅銦鎵合金層；(4)硒化將步驟(3)制得的含銅銦鎵合金層的玻璃基板放置在硒化爐中迅速升溫，先用氮氣稀釋的硒化氫進行硒化，再換成氮氣稀釋的硫化氫進行硫化，得到銅銦鎵硒吸收層；(5)化學(xué)浴沉積硫化鎘將步驟(4)硒化后的玻璃基板浸泡在含摩爾比為.1.4:140:1000的硫酸鎘、硫脲和氨水的水浴中，并在60— 80°C下反應(yīng)10 — 20分鐘，沉積得到硫化鎘層；(6)濺鍍氧化鋅在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣和氧氣為氣源、氧化鋅陶瓷靶為靶源，在.O.5-1. 2Pa下于步驟(5)的硫化鎘層上濺射鍍一層氧化鋅層；(7)濺鍍鋁雜氧化鋅在磁控濺射設(shè)備中，以氬氣和氧氣為氣源、氧化鋅陶瓷靶為靶源，在O. 5-1. 2Pa下于步驟(6)的氧化鋅層上濺射鍍一層鋁雜氧化鋅作為正面透明電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜太陽能電池電極，包括玻璃基板和鉬薄膜，鉬薄膜鋪設(shè)在玻璃基板上，該鉬薄膜由兩層鉬晶粒構(gòu)成粒徑為12—16nm的粗鉬晶粒層和粒徑為2—6nm的細鉬晶粒層，其中粗鉬晶粒層與玻璃基板接觸。還公開了該電極的制備方法。將傳統(tǒng)的薄膜太陽能電池電極結(jié)構(gòu)中鉬金屬膜層，分設(shè)為兩層，底層為粗晶粒層、上層為細晶粒層，這樣既解決了作為背電極的作用，有解決了鈉原子的滲透問題與玻璃的結(jié)合力，降低了作為背電極的阻力，又大大提高了CIGS薄膜電池的轉(zhuǎn)接效率。
文檔編號H01L31/18GK103022169SQ20121055434
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者劉曉萌 申請人:劉曉萌