專利名稱：薄膜太陽(yáng)能電池中tco薄膜的絨面結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型屬于透明導(dǎo)電氧化物薄膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜太陽(yáng)能電池中同一種TCO薄膜的雙重絨面結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
[0002]透明導(dǎo)電氧化物(Transparent conductive oxides-TCO)薄膜指對(duì)可見(jiàn)光(入= 380 800nm)的平均透過(guò)率高(T彡80% )，低電阻率(P ( 10-3)的氧化物薄膜，目前廣泛應(yīng)用于硅基系列薄膜電池、碲化鎘系列薄膜電池、銅銦鎵硒系列薄膜電池或有機(jī)材料薄膜電池。TCO薄膜的陷光作用對(duì)器件性能非常重要，陷光結(jié)構(gòu)的應(yīng)用可以有效增強(qiáng)本征層的光學(xué)吸收，提高短路電流密度，從而提高電池效率。通常制備絨面結(jié)構(gòu)前電極可實(shí)現(xiàn)陷光作用。目前制備薄膜太陽(yáng)能電池TCO薄膜的工藝中，磁控濺射技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。但是磁控濺射技術(shù)獲得的TCO薄膜表面平整，晶粒較小，難以形成良好的光散射作用。[0003]TCO薄膜已經(jīng)在硅基系列薄膜電池、碲化鎘系列薄膜電池、銅銦鎵硒系列薄膜電池、HIT電池或有機(jī)材料薄膜電池中獲得了廣泛的應(yīng)用，它的一項(xiàng)重要指標(biāo)是在保持高的導(dǎo)電率和透光率的前提下，具有高的光散射能力、延長(zhǎng)光在本征層中的光程，提高電池對(duì)光的吸收。[0004]表面絨面結(jié)構(gòu)對(duì)不同波段范圍的光的散射能力強(qiáng)烈的依賴于其所具有的特征尺寸，如具有較小特征尺寸的表面絨面織構(gòu)主要對(duì)波長(zhǎng)較短的光有較強(qiáng)的光散射作用，而具有較大特征尺寸的表面絨面織構(gòu)主要對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的光有較強(qiáng)的光散射作用，而如果能實(shí)現(xiàn)先在TCO薄膜表面沉積較大尺寸的整體絨面，再在大尺寸的絨面基礎(chǔ)上沉積具有較小特征尺寸的絨面結(jié)構(gòu)，就能夠拓寬散射光的范圍，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的雙重絨面結(jié)構(gòu)，擴(kuò)寬散射光波長(zhǎng)的范圍，提高對(duì)太陽(yáng)光的利用。[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，包括基片，在基片上或者在包含基片的復(fù)合層上，沉積第一層帶凹坑形絨面織構(gòu)的TCO薄膜，在該第一層TCO薄膜上制備第二層帶凹坑形絨面織構(gòu)的TCO薄膜，其中第一層TCO薄膜的凹坑尺寸為第二層TCO薄膜的凹坑尺寸的I. 5 9倍。第一層TCO薄膜即第一層帶凹坑形絨面織構(gòu)的TCO薄膜，第二層TCO薄膜即第二層同一種帶凹坑形絨面織構(gòu)的TCO薄膜。[0007]第一層TCO薄膜為絨面特征尺寸為500nm 900nm的TCO薄膜；第二層TCO薄膜為絨面特征尺寸為IOOnm 400nm的TCO薄膜。[0008]在所述第二層TCO薄膜上表面，依次沉積硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層、背電極透明導(dǎo)電膜和背反射層，并在各層外側(cè)面鋪設(shè)PVB封裝材料，背反射層外側(cè)鋪設(shè)背板，組裝成電池組件。或者在基片上依次沉積背電極、CIGS吸收層、緩沖層、窗口層，形成包含基片的復(fù)合層， 在該復(fù)合層的窗口層上沉積所述第一層(大尺寸結(jié)構(gòu)特征的)TCO薄膜和第二層(小尺寸結(jié)構(gòu)特征的TC0)薄膜，通過(guò)電極焊接、引線封裝工藝獲得薄膜電池。[0009]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型中雙重絨面結(jié)構(gòu)的TCO薄膜，其大尺寸特征絨面結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)改變刻蝕的種類、刻蝕過(guò)程的工藝參數(shù)(例如等離子的功率，等離子的濃度、種類，或刻蝕溶液的種類、濃度、溫度、刻蝕時(shí)間、襯底運(yùn)動(dòng)速度等)進(jìn)行調(diào)節(jié)，小尺寸特征絨面結(jié)構(gòu)可以改變通過(guò)沉積過(guò)程的參數(shù)(例如氣體流量、氣體比例、板間距、功率等)進(jìn)行調(diào)節(jié)，方便靈活。[0010]2、本實(shí)用新型的雙重絨面結(jié)構(gòu)，對(duì)同一種TCO薄膜分兩步沉積，有利于減少晶格失配，擴(kuò)大散射光波長(zhǎng)的范圍，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。[0011]3、本實(shí)用新型無(wú)論是沉積參數(shù)還是刻蝕工藝的參數(shù)均可以在較大的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)與不同種類薄膜太陽(yáng)能電池相應(yīng)范圍的匹配。


[0012]圖I是在硅基薄膜太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用示意圖；[0013]圖2是在CIGS太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用示意圖；[0014]圖3是圖I的A部放大結(jié)構(gòu)示意圖；[0015]圖4是圖2的B部放大結(jié)構(gòu)示意圖。[0016]圖I中標(biāo)號(hào)I為玻璃基片，2為第一層(大結(jié)構(gòu)尺寸特征的)TCO薄膜，3為第二層 (小尺寸結(jié)構(gòu)特征的)TCO薄膜，4為硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層，5為背電極透明導(dǎo)電膜，6為背反射層。圖2中標(biāo)號(hào)7為非玻璃基片(不銹鋼、有機(jī)或其他材料)，8為背電極，9為CIGS吸收層，10為緩沖層，11為窗口層。
具體實(shí)施方式
[0017]實(shí)施例I、一種薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，電池結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1，依次包括玻璃基片I，第一層TCO薄膜2，第二層TCO薄膜3，硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層4，背電極透明導(dǎo)電膜5,背反射層6。[0018]所述第一層和第二層TCO薄膜為氧化鋅(ZnO)薄膜，硼(B)摻雜的ZnO薄膜，鋁 (Al)摻雜的ZnO薄膜，鎵(Ga)摻雜的ZnO薄膜以及其他金屬元素?fù)诫s的ZnO薄膜，也可以是金屬元素?fù)诫s的氧化錫薄膜。[0019]參見(jiàn)圖3，對(duì)玻璃基片1，第一層TCO薄膜2和第二層TCO薄膜的工藝過(guò)程如下[0020]①首先將玻璃基片I送入玻璃清洗機(jī)進(jìn)行清洗，然后將玻璃基片送入磁控濺射臺(tái)，鍍膜室的本底真空度達(dá)到2X10-4Pa，在O. 3Pa的高純氬氣環(huán)境下，基片溫度為150°C， 采用磁控濺射法在玻璃基片上沉積第一層TCO薄膜2 ；[0021]②將制備好的第一層TCO薄膜I進(jìn)行濕法刻蝕，形成大尺寸絨面結(jié)構(gòu)。采用稀鹽酸為刻蝕溶液，濃度O. 5%、溫度20°C、刻蝕時(shí)間50s獲得800nm較大特征尺寸凹坑形的絨面織構(gòu)的TCO薄膜，可見(jiàn)光透過(guò)率大于80%，方阻為10Ω/平方；[0022]③在此絨面織構(gòu)的第一層TCO薄膜表面，采用磁控濺射技術(shù)制備同一種ISOnm左右特征尺寸的TCO薄膜，形成第二層TCO薄膜3，從而形成同一種TCO薄膜具有雙重絨面結(jié)構(gòu)，提高了散射光的波長(zhǎng)范圍；[0023]④在此雙結(jié)構(gòu)的絨面織構(gòu)透明前電極上，依次沉積硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層4(包括疊4層)、背電極透明導(dǎo)電膜5、背反射層6，然后鋪設(shè)PVB封裝材料和背板，通過(guò)層壓工藝封裝成電池組件。[0024]實(shí)施例2、一種薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的絨面制備方法，制作CIGS薄膜太陽(yáng)能電池，電池結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2和圖4，依次包括不銹鋼材質(zhì)的基片7，背電極8，CIGS吸收層9，緩沖層10，窗口層11，第一層大尺寸結(jié)構(gòu)的TCO薄膜2和第二層小結(jié)構(gòu)尺寸特征的TCO薄膜3。
權(quán)利要求1.一種薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，包括基片，其特征在于，在基片上或者在包含基片的復(fù)合層上，沉積第一層帶凹坑形絨面織構(gòu)的TCO薄膜，在該第一層TCO薄膜上制備第二層帶凹坑形絨面織構(gòu)的TCO薄膜，其中第一層TCO薄膜和第二層TCO薄膜為同一種TCO薄膜；第一層TCO薄膜的凹坑尺寸為第二層TCO薄膜的凹坑尺寸的I. 5 9倍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，其特征在于，第一層TCO薄膜為絨面特征尺寸500nm 900nm的凹坑形絨面織構(gòu)的TCO薄膜；第二層TCO薄膜為絨面特征尺寸IOOnm 400nm的凹坑形絨面織構(gòu)的TCO薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述第二層TCO薄膜上表面，依次沉積硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層、背電極透明導(dǎo)電膜和背反射層，并在各層外側(cè)面鋪設(shè)PVB封裝材料，背反射層外側(cè)鋪設(shè)背板，組裝成電池組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述包含基片的復(fù)合層是在基片上依次沉積背電極、CIGS吸收層、緩沖層、窗口層組成的復(fù)合層， 在該復(fù)合層的窗口層上沉積所述第一層TCO薄膜和第二層TCO薄膜。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種薄膜太陽(yáng)能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構(gòu)，首先在玻璃基片上沉積第一層TCO薄膜，通過(guò)對(duì)第一層TCO薄膜表面進(jìn)行處理，在第一層TCO薄膜表面形成較大尺寸的絨面，在絨面結(jié)構(gòu)上繼續(xù)沉積同一種TCO薄膜，形成第二層TCO薄膜，通過(guò)調(diào)整沉積過(guò)程的參數(shù)，或在第沉積完成后進(jìn)行第二次表面處理，在大絨面上形成小尺寸的絨面結(jié)構(gòu)。它的效果體現(xiàn)在對(duì)于同一種TCO薄膜進(jìn)行兩次沉積，形成雙重絨面結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)陷光效果，對(duì)不同波段的光形成散射。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK202749384SQ20122037281
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者彭春超, 趙躍林, 林果 申請(qǐng)人:許昌天地和光能源有限公司