一種高效率cigs太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)能電池具有七層結(jié)構(gòu)，所述襯底、背電極、主吸收層、緩沖層、光窗層（二）、光窗層（一）和電極由下而上依次連接。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是：所述透明導(dǎo)電層主要作用是在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上降低膜層阻值，減少膜層厚度提高產(chǎn)率，提高光透性能，從而提高薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
【專利說明】一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，屬于薄膜光電池【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能電池的種類眾多，而CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽(yáng)能電池?fù)碛懈咿D(zhuǎn)換效率及發(fā)展?jié)摿Χ艿讲毮?，目前CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽(yáng)能電池最高轉(zhuǎn)換效率由美國(guó)再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)所創(chuàng)造，其效率已達(dá)20%。CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展至今其組件結(jié)構(gòu)大致件由上電極(AL/Ni)、光窗層(ΑΖ0低阻和ZnO高阻)、緩沖層(CdS)、吸收層(CIGS)、背電極(Mo/NaMo)與基板(GLASS)所組成；傳統(tǒng)光窗層主要是以AZO(鋅鋁氧化物)靶材利用真空直流磁控濺射鍍膜而成。本產(chǎn)品的開發(fā)利用IZO(金屬銦鋅氧化物)靶材替代AZO靶材，使用磁控濺射鍍膜技術(shù)來制備光窗層薄膜，從而形成新型CIGS薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)。
[0003]透明導(dǎo)電薄膜(TCO)由于具有優(yōu)良的光透性和導(dǎo)電性能，可用于CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的前電極材料和窗口層材料，比如摻鋁氧化鋅(AZO)等，由于AZO薄膜電阻較高，要達(dá)CIGS電池所需的電阻，一般AZO薄膜須要600-1000nm的厚度，因此一般可見光(550nm波長(zhǎng))光透率都小于82%，在長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅外光波段(800-1200nm波長(zhǎng))，透光度更是大幅降低(〈75%)，嚴(yán)重影響光的吸收及轉(zhuǎn)換效率。本產(chǎn)品的開發(fā)利用新型IZO薄膜替代傳統(tǒng)AZO薄膜，進(jìn)一步減小了光窗膜層厚度，不但提高了可見光和長(zhǎng)波長(zhǎng)光透性且也進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率。
[0004]同時(shí)由于窗口層材料的改變利用低阻IZO (銦鋅氧化物)替代窗口層中阻值材料ΑΖ0，形成一種高透光、低電阻及耐候性良好的透明導(dǎo)電的薄膜結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)的AZO鍍膜為達(dá)所需的薄膜均勻度及電性，在鍍膜過程中需加熱(100-300°C )，使用低阻IZO (銦鋅氧化物)薄膜可以在室溫鍍膜，薄膜的熱穩(wěn)定性佳，提高濺鍍薄膜質(zhì)量及性能，由于所需的膜層較薄(150-500nm)，大幅降低TCO薄膜對(duì)可見光與紅外光的吸收。從而提高CIGS薄膜電池的轉(zhuǎn)化效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型CIGS薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，改變傳統(tǒng)CIGS薄膜太陽(yáng)能電池窗口層成分，形成新型薄膜電池結(jié)構(gòu)，提高太陽(yáng)光透過率，從而提高薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0006]本實(shí)用新型薄膜電池具有多層結(jié)構(gòu)，一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，它包括電極、光窗層(一)、光窗層(二)、緩沖層、主吸收層、背電極、襯底，其特征是:太陽(yáng)能電池具有七層結(jié)構(gòu)，所述襯底、背電極、主吸收層、緩沖層、光窗層(二)、光窗層(一)和電極由下而上依次連接。
[0007]所述襯底優(yōu)選GLASS基板，背電極優(yōu)選Mo層或MoNa層，主吸收層優(yōu)選CIGS吸收層，緩沖層優(yōu)選CdS緩沖層，光窗層(二)優(yōu)選ZnO，光窗層(一)優(yōu)選IZO層，所述電極優(yōu)選Ag電極。
[0008]所述IZO層薄膜厚度為100-500nm，折射率為1.9-2.2，電阻值可降低至5χ10-4 Ω cm以下(150nm厚度時(shí))，可見光透光性可高達(dá)85%以上。
[0009]所述ZnO層厚度為50-150nm，折射率為2.0-2.1。
[0010]CdS緩沖層的厚度為50-150nm，折射率為2.2-2.6。
[0011]所述CIGS吸收層厚度在800-3000nm。
[0012]所述MoNa 層為 100_500nm，Mo 層在 300-600 nm。
[0013]本實(shí)用新型的技術(shù)效果是:所述透明導(dǎo)電層主要作用是在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上降低膜層阻值，減少膜層厚度提高產(chǎn)率，提高光透性能，從而提高薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型CIGS薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)。
[0015]在圖中，1、電極 2、光窗層(一)3、光窗層(二) 4、緩沖層 5、主吸收層
6、背電極7、襯底。

【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型薄膜電池具有多層結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)能電池具有七層結(jié)構(gòu)，所述襯底7、背電極6、主吸收層5、緩沖層4、光窗層(二)3、光窗層(一)2和電極I由下而上依次連接。所述襯底優(yōu)選GLASS基板，背電極優(yōu)選Mo層或MoNa層，主吸收層優(yōu)選CIGS吸收層，緩沖層優(yōu)選CdS緩沖層，光窗層(二)優(yōu)選ZnO，光窗層(一)優(yōu)選IZO層，所述電極優(yōu)選Ag電極。所述IZO層薄膜厚度為100-500nm，折射率為1.9-2.2，電阻值可降低至5χ10_4 Ω cm以下(150nm厚度時(shí))，可見光透光性可高達(dá)85%以上。所述ZnO層厚度為50_150nm，折射率為2.0-2.1。CdS緩沖層的厚度為50-150nm，折射率為2.2-2.6。所述CIGS吸收層厚度在800-3000nm。所述 MoNa 層為 100_500nm，Mo 層在 300-600 nm。
[0017]在鍍膜前，襯底部分需要進(jìn)行預(yù)處理，包括除靜電、離子束轟擊、加熱脫氣處理等。
[0018]以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7X 10_5-0.9X 10_5 torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為5X 10_3tOrr，利用高純Mo靶材(純度99.95%)以直流電源濺鍍第一層300-600nm厚的Mo薄膜層，在Mo層之上使用MoNa合金(純度99.95%)以直流電源濺鍍100_500nm的MoNa層從而完成了背電極層的鍍制。
[0019]以高純Cu、In、Ga、Se (純度99.99%)四種原料利用共蒸鍍技術(shù)制造第二層800-3000nm厚的CIGS吸收層薄膜，共蒸鍍鍍膜時(shí)基板加熱至350_650°C，進(jìn)而完成CIGS吸收層的制作。
[0020]接著利用水浴法制作100-300nm CdS (純度99.99%)緩沖層薄膜。
[0021]光窗層的制作是以真空抽氣系統(tǒng)將濺鍍腔體背景壓力抽至0.7Χ10_5-0.9Χ10_5torr后，利用氬氣當(dāng)作工作氣體，透過節(jié)流閥將通入氬氣控制濺鍍腔體的工作壓力為2-5 X 1^torr,以RF電源進(jìn)行濺鍍制程，使用ZnO靶材(純度99.95%)真空濺鍍制得薄膜厚度50-150nm左右的透明ZnO氧化物薄膜。然后使用脈沖直流(DC)電源及IZO靶材(純度99.95%)，控制濺鍍腔體的工作壓力為2-5X 10_3torr鍍制100_500nm厚的透明導(dǎo)電膜，
[0022]最后利用濕印法進(jìn)行Ag電極的制作,厚度為25_75um。即完成CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的主要結(jié)構(gòu)的制作。
【權(quán)利要求】
1.一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu),它包括電極、光窗層(一)、光窗層(二)、緩沖層、主吸收層、背電極、襯底，其特征是:太陽(yáng)能電池具有七層結(jié)構(gòu)，所述襯底、背電極、主吸收層、緩沖層、光窗層(二)、光窗層(一)和電極由下而上依次連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述襯底優(yōu)選GLASS基板，背電極優(yōu)選Mo層或MoNa層，主吸收層優(yōu)選CIGS吸收層，緩沖層優(yōu)選CdS緩沖層，光窗層(二)優(yōu)選ZnO，光窗層(一)優(yōu)選IZO層，所述電極優(yōu)選Ag電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述IZO層薄膜厚度為100-500nm，折射率為1.9-2.2，電阻值可降低至5xlO_4Qcm以下，可見光透光性可聞達(dá)85 以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述ZnO層厚度為50-150nm，折射率為2.0-2.1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于:CdS緩沖層的厚度為50-150nm，折射率為2.2-2.6。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述CIGS吸收層厚度在800-3000nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種高效率CIGS太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述MoNa層厚度為 100-500nm，Mo 層厚度在 300-600 nm。
【文檔編號(hào)】H01L31/0216GK204144277SQ201420380085
【公開日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】黃信二 申請(qǐng)人:研創(chuàng)應(yīng)用材料（贛州）有限公司