[发明专利]具有陷光结构的超薄铜铟镓硒薄膜太阳电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池制造方法，尤其是一种具有陷光结构的超薄铜铟镓 硒薄膜太阳电池的制备方法。

背景技术

铜铟镓硒薄膜太阳电池自二十世纪七十年代中期起步以来，就以其优越 的性能受到人们的普遍重视，发展非常迅速，是最有发展前途的薄膜太阳电 池之一。其典型结构为依次堆垒的衬底/背电极/吸收层/缓冲层/窗口层/上电 极/减反射层。

在电池结构中，吸收层为直接带隙的铜铟镓硒(CuIn_1-xGa_x(Se_1-yS_y)₂)薄 膜，厚度一般在1.5μm～2μm范围。在保持光电转化效率不变的前提下，尽可 能地减薄吸收层的厚度，使得沉积时间和材料成本降低，是目前国际上发展 该类电池技术的主要趋势。

薄化吸收层厚度(厚度＜1μm)，一方面可以减少In、Ga等贵金属的用量， 降低材料和工艺的成本；另一方面可以显著降低电池重量，拓展电池的应用 领域。但是，对于厚度薄化的吸收层，有很大一部分的光能会透过吸收层， 无法被其吸收，引起显著的电池性能衰减。为了提高太阳光的利用率，背电 极薄膜必须具有良好的光学反射性能，使得未被吸收的太阳光能被反射回到 吸收层中进行循环利用。

目前，铜铟镓硒薄膜电池结构通常采用金属Mo薄膜材料作为背电极，但 其光学反射率不高，无法满足超薄电池的要求。而具有很高的光学反射率的 金属Ag薄膜材料，在吸收层的制备过程中，Ag会大量扩散到吸收层中形成 杂相化合物，而降低电池性能。因此，对于超薄铜铟镓硒薄膜太阳电池，必 须设计一种具有高光学反射率、低电阻率和薄膜间界面稳定的陷光结构，从 而有效地解决吸收层的厚度薄化与电池转化效率衰减之间的矛盾。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类 似的资料。

发明内容

为了解决现有技术吸收层的厚度薄化与电池转化效率衰减之间的矛盾等 问题，本发明的目的在于提供一种具有陷光结构的超薄铜铟镓硒薄膜太阳电 池的制备方法。应用本发明方法制作的太阳电池的陷光结构由背反射复合层 和吸收层所组成，在电池吸收层厚度小于1μm的情况下能充分吸收太阳光谱， 大大提高了电池效率。

为了达到上述发明目的，本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是 提供一种具有陷光结构的玻璃衬底超薄铜铟镓硒薄膜太阳电池的制造方法， 包括如下步骤：

步骤一、在清洗处理后的普通钠钙玻璃衬底上，溅射沉积背电极Mo膜， 厚度为0.5μm～1.0μm；步骤二、在背电极上溅射沉积具有绒度的Ag膜，厚 度为50nm～150nm，衬底温度为150℃～300℃；步骤三、采用溅射法沉积透 明导电ZnO:Al薄膜，厚度为0.15μm～0.25μm，衬底温度为150℃～250℃； 步骤四、溅射沉积厚度为3nm～20nm的Mo膜，采用固态硒源硒化法对其硒 化，形成厚度为5nm～25nm的MoSe₂薄膜；步骤五、利用共蒸发法沉积具有 “V”型带隙梯度分布的铜铟镓硒(CuIn_1-xGa_x(Se_1-yS_y)₂，原子比y＝0)吸收 层，即在MoSe₂薄膜上先沉积宽带隙铜铟镓硒(原子比x＞0.7，y＝0)薄膜， 厚度为0.05μm～0.12μm，再沉积窄带隙铜铟镓硒薄膜(原子比0.35≥x≥0.22， y＝0)，通过工艺参数调控，在吸收层中形成“V”型带隙梯度分布；吸收层 的厚度为0.3μm～1.0μm；吸收层薄膜制备过程中，衬底温度控制在360℃～ 510℃；吸收层沉积结束后，对其进行原位蒸发适量NaF材料的热处理，使得 吸收层中Na原子的含量保持在0.1％；步骤六、用化学水浴法，在吸收层上 沉积Zn(S，O，OH)缓冲层，厚度为30nm～70nm；步骤七、在衬底未加热的条 件下，溅射沉积透明窗口层SnO₂:In薄膜，厚度为0.2μm～0.4μm；步骤八、 在透明窗口层上蒸发沉积上电极Ni/Al复合薄膜，厚度为2.5μm～3μm；步骤 九、蒸发沉积减反射层MgF₂薄膜，厚度为100nm～130nm。