一種制備cigs太陽能電池背電極的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制備CIGS太陽能電池背電極的方法，這種背電極的特征在于其由三層Mo薄膜組成，具有良好的襯底粘接性，導(dǎo)電性，并能夠?qū)ξ諏悠鸬解g化作用，提高CIGS太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，其結(jié)構(gòu)包括：粘接層，該粘接層制作在襯底上，夠使襯底和導(dǎo)電層之間形成良好粘接；導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層為與粘接層不同結(jié)構(gòu)的Mo薄膜，具有良好的導(dǎo)電性能，用于收集傳導(dǎo)吸收層產(chǎn)生的電子；鈍化層，該鈍化層是另一層不同結(jié)構(gòu)的Mo薄膜，具有鈍化CIGS吸收層的作用，使太陽能電池的性能更加優(yōu)異。這一復(fù)合Mo薄膜背電極具有低成本，設(shè)備工藝簡單，易加工，膜層薄等特點(diǎn)，能夠提高CIGS太陽能電池性能，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】—種制備CIGS太陽能電池背電極的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能電池領(lǐng)域，涉及到一種制備CIGS太陽能電池背電極的工藝方法。

【背景技術(shù)】
[0002]伴隨世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)與環(huán)境惡化，太陽能電池受到了日益廣泛的重視并取得了長足的發(fā)展。其中CIGS太陽能電池因其具有用材少、成本低、轉(zhuǎn)化率高及無衰減等優(yōu)點(diǎn)，而成為未來最具有潛力的一種電池。CIGS電池一般由襯底、背電極、CIGS吸收層、CdS緩沖層、ZnO窗口層、透明電極及鋁電極組成。其中背電極一般采用Mo金屬薄膜，起到連接襯底與吸收層和收集傳導(dǎo)電子的作用，因此它的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)對電池的光電轉(zhuǎn)換效率具有很大的影響。Mo金屬薄膜背電極一般采用磁控濺射工藝制備，其制備工藝由一段式單層Mo薄膜工藝發(fā)展為兩段式雙層Mo薄膜工藝，背電極與襯底的粘接性能及其電學(xué)性能都得到了較大的改善。但高效太陽能電池要求更加優(yōu)良的電極，其不僅要其有良好的粘接性與導(dǎo)電性，同時還能改善CIGS吸收層，提高電池的性能。本發(fā)明旨在滿足這一要求，利用三段式濺射工藝沉積Mo薄膜，該電極不僅具有優(yōu)良粘接性與導(dǎo)電性，而且還能夠減少電子空穴對在電極上的復(fù)合，提高電池開路電壓，進(jìn)而提高CIGS太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良性能的CIGS電池的背電極，采用了三組不同的磁控濺射沉積Mo的工藝參數(shù)，在玻璃襯底上沉積了結(jié)構(gòu)性能不同的三層Mo薄膜，分別起到粘接襯底、收集電子導(dǎo)電、減少電荷復(fù)合及粘接吸收層的作用。
[0004]本發(fā)明是一種CIGS太陽能電池的背電極，其特征包括:
[0005]一襯底粘接層(I)，該粘接層微結(jié)構(gòu)粗糙疏松，可使Mo層與襯底有良好的粘接性；
[0006]一導(dǎo)電層(2)，該導(dǎo)電層制作在粘接層⑴上，是具有致密微結(jié)構(gòu)的薄膜，具有良好的導(dǎo)電性；
[0007]—鈍化層(3)，該鈍化層(3)制作在導(dǎo)電層(2)上，具有粗糙的微觀形貌，其厚度非常薄，電阻較大，對導(dǎo)電層(2)具有修飾作用，對生長其上的CIGS層具有鈍化作用；
[0008]另:三層不同結(jié)構(gòu)的薄膜均采用磁控濺射沉積法，材料均采用同一種金屬M(fèi)o ；
[0009]本發(fā)明的積極效果是:該三層Mo薄膜制備復(fù)合背電極能夠提高CIGS太陽能電池的開路電壓與填充因子，從而提高電池的轉(zhuǎn)化效率；另外該三層Mo薄膜復(fù)合電極采用同一種材料及同一個設(shè)備，僅需改變?yōu)R射沉積時的參數(shù)即可，較其他三層膜復(fù)合電極工藝及材料都更簡單可靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]為進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容以及特點(diǎn)，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)的描述，其中:
[0011]圖1是本發(fā)明器件的示意圖；
[0012]圖2表示復(fù)合電極三層薄膜的微觀形貌；

【具體實(shí)施方式】
[0013]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體的實(shí)施例并結(jié)合參照附圖進(jìn)行具體說明。
[0014]如圖1所示，圖1為本發(fā)明提供的三層膜復(fù)合電極結(jié)構(gòu)示意圖。該器件包括一襯底粘接層⑴；一導(dǎo)電層⑵；該導(dǎo)電層⑵是制作在襯底粘接層⑴上的；一鈍化層(3)，該鈍化層是制作在導(dǎo)電層(2)上的；.
[0015]所述的襯底粘接層(I)為大電阻、結(jié)構(gòu)粗糙的Mo薄膜，采用磁控濺射法沉積在襯底上。襯底粘接層(I)上面也是采用磁控濺射方法沉積導(dǎo)電層(2)，但采用與沉積襯底粘接層(I)時不同的工藝參數(shù)，通常情況下該導(dǎo)電層的厚度在10-1OOOnm之間，方塊電阻小于I歐姆，導(dǎo)電層(2)上面的鈍化層(3)同樣是采用磁控濺射方法制備的，但采取與前兩層不同的磁控濺射參數(shù)，該鈍化層仍然采用Mo薄膜，其厚度在30 - 70nm之間。
[0016]實(shí)驗(yàn)例:
[0017]1.清洗用于沉積復(fù)合電極的襯底，以堿石灰玻璃襯底為例，其工藝如下:
[0018]在清洗池中加入電子清洗液及純水，然后加熱煮玻璃片2個小時，然后將清洗液倒出，并用純水進(jìn)行反復(fù)沖洗；之后加入丙酮，進(jìn)行超聲波清洗15min ;然后將丙酮倒出，再加入異丙醇，再次進(jìn)行超聲波清洗15分鐘；最后把異丙醇倒出，加入純水反復(fù)超聲波清洗兩次后，將玻璃沉底烘烤2小時備用。
[0019]2.將清洗干凈的襯底放入磁控濺射設(shè)備真空腔中，啟用真空系統(tǒng)對真空腔抽真空，待真空至2.0E-4Pa后開始運(yùn)行磁控濺射工藝沉積Mo薄膜，制備襯底粘接層(I)。沉積參數(shù)為:濺射功率:50W-400w ;濺射壓強(qiáng)0.2Pa-3Pa ;沉積厚度:50nm?500nm
[0020]3.制備襯底粘接層(I)完成后，僅改變工藝參數(shù)繼續(xù)制備導(dǎo)電層(2)，該導(dǎo)電層沉積在襯底粘接層(I)上，沉積參數(shù)為:濺射功率50W-400w ;濺射壓強(qiáng):0.2Pa-3Pa ;沉積厚度:10-1OOOnm ；
[0021]4.導(dǎo)電層2沉積厚度達(dá)到目標(biāo)后，繼續(xù)改變工藝參數(shù)接著制備鈍化層(3)。沉積參數(shù)為:濺射功率50W-400w，濺射壓強(qiáng):0.2Pa-3Pa，沉積厚度10nm-200nm。
[0022]這種復(fù)合電極與襯底有良好的粘接性，同時其方塊電阻僅為0.3歐姆，具有非常好的導(dǎo)電性，由于鈍化層的作用，使用該結(jié)構(gòu)的電極制作的CIGS電池具有更高的開路電壓和光電轉(zhuǎn)化效率。
[0023]以上所述的具體施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和積極的效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則之內(nèi)所做的任何修和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于CIGS太陽能電池的復(fù)合背電極，其特征包括: 粘接層，該粘接層設(shè)置在襯底上，連接襯底及其上的導(dǎo)電層，使器件與襯底有良好的粘結(jié)性而不剝離導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層設(shè)置在粘接層上，該導(dǎo)電層與粘接層材料相同，但具有不同的微觀結(jié)構(gòu)與電性能；鈍化層，該鈍化層設(shè)置在導(dǎo)電層上，是具有鈍化作用的過渡層。
2.如權(quán)利要求1所述的基于CIGS薄膜電池的復(fù)合背電極，其特征在于，其中的粘接層是由磁控濺射沉積方法制作的Mo薄膜，具有粗糙疏松的微觀結(jié)構(gòu)，并具有電阻大，粘接力強(qiáng)的特點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的基于CIGS薄膜電池的復(fù)合背電極，其特征在于，其中的導(dǎo)電層是具有致密微觀結(jié)構(gòu)和小電阻的Mo薄膜。
4.如權(quán)利要求1所述的基于CIGS薄膜電池的復(fù)合背電極，其特征在于，其中的鈍化層是具有粗糙疏松微觀結(jié)構(gòu)和大電阻的Mo薄膜，其厚度在10-200nm之間。
5.如權(quán)利要求1所述的基于CIGS薄膜電池的復(fù)合背電極，其三層Mo薄膜組成的復(fù)合背電極是在同一磁控濺射設(shè)備中使用同一個靶，采用不同工藝參數(shù)連續(xù)制作的。
【文檔編號】H01L31/0224GK104362191SQ201410562463
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】章婷, 陳志爭, 錢磊 申請人:蘇州瑞晟納米科技有限公司