一種cigs基薄膜太陽(yáng)能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化和常規(guī)能源的短缺，越來(lái)越多的國(guó)家開始大力發(fā)展太陽(yáng)能利用技術(shù)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是零排放的清潔能源，具有安全可靠、無(wú)噪音、無(wú)污染、資源取之不盡、建設(shè)周期短、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，因而備受關(guān)注。銅銦鎵砸是一種直接帶隙的P型半導(dǎo)體材料，其吸收系數(shù)高達(dá)105/cm，2um厚的銅銦鎵砸薄膜就可吸收90%以上的太陽(yáng)光。CIGS薄膜的帶隙從1.04eV到1.67eV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)與太陽(yáng)光譜的最佳匹配。銅銦鎵砸薄膜太陽(yáng)電池作為新一代的薄膜電池具有成本低、性能穩(wěn)定、抗輻射能力強(qiáng)、弱光也能發(fā)電等優(yōu)點(diǎn)，其轉(zhuǎn)換效率在薄膜太陽(yáng)能電池中是最高的，目前實(shí)驗(yàn)室的轉(zhuǎn)化率已超過(guò)22%。而現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)CIGS薄膜電池的帶隙匹配調(diào)整不佳，載流子易在界面處復(fù)合，從而影響了薄膜太陽(yáng)能電池的性能。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題，在于提供一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池，通過(guò)在光吸收層與透明導(dǎo)電層之間形成第一緩沖層和第二緩沖層可使它們之間產(chǎn)生合適的帶隙，可減少載流子在界面處的復(fù)合，從而提高薄膜太陽(yáng)能電池的性能。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池，包括襯底，覆蓋襯底表面的背電極層，覆蓋背電極層的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的光吸收層，覆蓋光吸收層的第一緩沖層，覆蓋第一緩沖層的第二緩沖層，覆蓋第二緩沖層的透明導(dǎo)電層;所述第一緩沖層的帶隙比第二緩沖層的帶隙小。
[0005]進(jìn)一步的:所述第一緩沖層為至少包括一層;所述第二緩沖層至少包括一層;所述第一緩沖層和第二緩沖層可采用濺射、蒸鍍、原子層沉積、CVD或水浴等合適的方法沉積。
[0006]進(jìn)一步的，所述第一緩沖層為砸化銦、硫砸化銦、硫化銦、砸化鋅、硫砸化鋅、硫化鎘、硫化鎘鋅、硫化鎘鎂中的至少一種;所述第二緩沖層為硫砸化銦、硫化銦、硫化鎘、硫化鎘鋅、硫化鎘鎂、砸化鋅、硫砸化鋅、硫化鋅、氧化鋅、鋅鎂氧化物中的至少一種。
[0007]進(jìn)一步的，所述襯底為玻璃、聚酰亞胺、鋁薄板、鈦薄板或薄的不銹鋼板中的一種。
[0008]進(jìn)一步的，所述背電極層為鉬層、鈦層、鉻層、銅層、AZO膜層、ITO膜層、GZO膜層、石墨烯膜層或它們的任一組合;所述背電極層優(yōu)選為鉬;所述背電極層中含有氧，所述背電極層中或含有堿元素。
[0009]進(jìn)一步的，所述光吸收層為銅銦鎵砸、銅銦鎵砸硫、銅銦鎵硫、銅銦砸、銅銦硫、銅銦鋁砸、銅銦鋁硫、銅銦鋁砸硫、銅鋅錫硫、銅鋅錫硫砸中的至少一種;所述光吸收層中含有堿元素，所述光吸收層中優(yōu)選含有鈉。
[0010]進(jìn)一步的，所述光吸收層為P型半導(dǎo)體層，在所述光吸收層的表面可形成一η型半導(dǎo)體層，所述η型半導(dǎo)體層含有銅、銦、鎵、砸、鋅和/或硫，所述η型半導(dǎo)體層中還可含有鋁和/或鎘。
[0011]進(jìn)一步的，所述透明導(dǎo)電層選用氧化銦摻錫、氧化鋅摻鋁、氧化鋅摻鎵、氧化鋅摻硼、氧化鋅摻銦、氧化錫摻氟、氧化錫摻銻、氧化錫摻碘、石墨烯、錫酸鎘、銀基透明導(dǎo)電膜中的至少一種。
[0012]進(jìn)一步的，還包括在透明導(dǎo)電層上沉積的減反射膜層。
[0013]進(jìn)一步的，所述減反射膜層為一層氟化鎂膜層或氧化硅膜層
[0014]進(jìn)一步的，所述減反射膜層有兩層，包括折射率大于1.80的第一材料層，以及覆蓋該第一材料層的折射率小于1.70的第二材料層。
[0015]進(jìn)一步的，還包括在襯底與背電極層之間插入的一層阻擋襯底元素?cái)U(kuò)散的阻擋層。
[0016]進(jìn)一步的，所述阻擋層材料選自氧化娃、氮化娃、氮氧化娃、氮化鈦、氧化鈦、氮氧化鈦、氮氧化錯(cuò)、氧化錯(cuò)、氮化錯(cuò)、氮化鋁、氧化鋁、氧化娃鋁、氮化娃鋁、氮氧化娃鋁、鋅錫氧化物中的一種或它們的混合物。
[0017]進(jìn)一步的，所述阻擋層材料由硅、鋯和鈦中的至少一種元素與鉬組成為包含至少兩種元素的氧化物、氮化物或氮氧化物。
[0018]進(jìn)一步的，當(dāng)襯底為玻璃基板時(shí)，所述阻擋層由一含有L1、Κ中至少一種元素的堿過(guò)濾層替代，該堿過(guò)濾層包含L1、Κ中的至少一種元素和S1、A1、0三種元素。
[0019]進(jìn)一步的，還包括在第二緩沖層與透明導(dǎo)電層之間插入的一層高電阻率膜層，所述高電阻率膜層為氧化鋅膜層、摻雜氧化鋅膜層中的至少一種，所述摻雜氧化鋅膜層為氧化鋅摻雜有硼、鋁、鎵或銦中的至少一種元素;所述氧化鋅膜層的電阻率不小于0.08 Qcm;所述摻雜氧化鋅膜層，其電阻率不小于0.08 Ω cm，同時(shí)不大于95 Qcmo
[0020]本實(shí)用新型通過(guò)在光吸收層與透明導(dǎo)電層之間形成第一緩沖層和第二緩沖層可使它們之間產(chǎn)生合適的帶隙，可減少載流子在界面處的復(fù)合，從而提高薄膜太陽(yáng)能電池的性能。
【附圖說(shuō)明】
[0021]下面參照附圖結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]圖1為本實(shí)用新型的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中，1-襯底2-阻擋層3-背電極層4-光吸收層5-第一緩沖層6_第二緩沖層7-本征氧化鋅膜層8-透明導(dǎo)電層9-減反射膜層。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]實(shí)施例1
[0027]如圖1所示，在鈉鈣玻璃基板上采用磁控濺射沉積500nm的金屬鉬電極層;接著在鉬電極層上形成1.9um厚的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二砸光吸收層;在光吸收層上采用化學(xué)浴(CBD)方法沉積20nm的In2S3膜層作為第一緩沖層;在第一緩沖層上采用濺射沉積30nm硫砸化鋅膜層作為第二緩沖層;在第二緩沖層上采用濺射沉積50nm的本征氧化鋅膜層;接著采用磁控濺射沉積600nmAZ0膜層作為透明導(dǎo)電層。
[0028]實(shí)施例2
[0029]如圖2所示，在鈉鈣玻璃基板上濺射沉積50nm的氮化硅膜層;接著在氮化硅膜層上采用磁控濺射沉積550nm的金屬鉬電極層;接著在鉬電極層上形成2.0um厚的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二砸硫光吸收層;在光吸收層上采用化學(xué)浴(CBD)方法沉積20nm的In2S3膜層作為第一緩沖層;在第一緩沖層上采用濺射沉積30nm硫砸化鋅膜層作為第二緩沖層;在第二緩沖層上采用濺射沉積50nm的本征氧化鋅膜層;接著采用磁控濺射沉積600nmAZ0膜層作為透明導(dǎo)電層;接著在透明導(dǎo)電層上沉積10nm氟化鎂膜層作為減反射膜層。