一種cigs基薄膜太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及薄膜太陽能電池技術(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，越來越多的國家開始大力發(fā)展太陽能利用技術(shù)。太陽能光伏發(fā)電是零排放的清潔能源，具有安全可靠、無噪音、無污染、資源取之不盡、建設(shè)周期短、使用壽命長等優(yōu)勢，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105/cm，2um厚的銅銦鎵砸薄膜就可吸收90%以上的太陽光。CIGS薄膜的帶隙從1.04eV到1.67eV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可實現(xiàn)與太陽光譜的最佳匹配。銅銦鎵砸薄膜太陽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、弱光也能發(fā)電等優(yōu)點，其轉(zhuǎn)換效率在薄膜太陽能電池中是最高的，目前實驗室的轉(zhuǎn)化率已超過22%。而現(xiàn)有技術(shù)中對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能電池的性能。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型要解決的技術(shù)問題，在于提供一種CIGS基薄膜太陽能電池，通過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，從而提高薄膜太陽能電池的性能。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:一種CIGS基薄膜太陽能電池，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]進一步的，還包括在透明導(dǎo)電層上沉積的減反射膜層。
[0013]進一步的，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擴散的阻擋層。
[0016]進一步的，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、氧化錯、氮化錯、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]進一步的，當襯底為玻璃基板時，所述阻擋層由一含有L1、Κ中至少一種元素的堿過濾層替代，該堿過濾層包含L1、Κ中的至少一種元素和S1、A1、0三種元素。
[0019]進一步的，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，同時不大于95 Qcmo
[0020]本實用新型通過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，從而提高薄膜太陽能電池的性能。
【附圖說明】
[0021]下面參照附圖結(jié)合實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0022]圖1為本實用新型的CIGS基薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實用新型的CIGS基薄膜太陽能電池的另一結(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。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。
[0026]實施例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。