[发明专利]铜铟镓硒薄膜电池的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种半导体器件的制备方法，特别是涉及一种铜铟镓硒薄膜电池的制备方法。

【背景技术】

铜铟镓硒(Cu(In，Ga)Se₂，简称CIGS)薄膜光伏电池具有低成本、高效率、稳定性好等优点，是公认的最具有发展和市场潜力的第二代太阳能电池。人们对其研究兴起于上个世纪八十年代初，经过近三十年的发展，铜铟镓硒薄膜太阳能电池的理论研究以及制备工艺取得了可喜的成果，目前其最高实验室光电转化效率达到21.1％，是目前转化效率最高的薄膜太阳能光伏电池。

铜铟镓硒薄膜太阳能电池一般通过以下步骤制成：在衬底上形成背电极；在前电极上形成半导体层；在半导体层上形成栅电极。然而，对于大尺寸的衬底来说，由透明导电材料制成的背电极的电阻较大，由此导致能量损失较大。

一种解决上诉问题的方法是将铜铟镓硒薄膜太阳能电池通过机械划线的方法分割成多个子电池，并且将该多个子电池串联起来。

然而，请参阅图1，采用机械划线法切割背电极时，由于薄膜较脆，导致切割线的宽度不均匀，并且划线过程中会产生大量残渣、碎片，从而容易导致子电池短路。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种避免子电池短路的制备铜铟镓硒薄膜电池的方法。

一种铜铟镓硒薄膜电池的制备方法，包括如下步骤：在玻璃衬底的一侧形成金属背电极层；从玻璃衬底远离该金属背电极层的一侧发射穿透玻璃衬底的第一激光束，以形成穿透金属背电极层的第一刻槽；在金属背电极层上及第一刻槽表面形成铜铟镓硒光吸收层；在铜铟镓硒光吸收层上形成缓冲层；在缓冲层上形成阻挡层；发射第二激光束，以在阻挡层上蚀刻形成深入至金属背电极层的第二刻槽；在阻挡层和第二刻槽表面形成窗口层；发射第三激光束，以在窗口层上蚀刻形成深入至金属背电极层的第三刻槽。

在优选的实施例中，第一激光束、第二激光束及第三激光束的波长范围为248～1064nm，扫描速度为20～2000mm/sec，调节频率为30～80KHz。

在优选的实施例中，第一激光束、第二激光束及第三激光束的波长相等。

在优选的实施例中，蚀刻第一刻槽时，第一刻槽宽小于等于60μm，刻蚀完毕后将玻璃衬底浸入10～30MΩ/cm的去离子水中超声震荡清洗2～10分钟，用乙醇溶液冲洗，并用氮气吹干。

在优选的实施例中，第二刻槽的宽度为50～300μm，第二刻槽与第一刻槽的间距为200～400μm。

在优选的实施例中，第三刻槽的宽度为30～200μm，第三刻槽与第二刻槽的间距为200～400μm。

上述制备方法中，通过从玻璃衬底远离金属背电极层的一侧发射穿透玻璃衬底的第一激光束来蚀刻形成第一刻槽，可以提高蚀刻质量及清洁蚀刻残渣，使分割成的子电池的背电极绝缘效果较好，不易短路。

【附图说明】

图1为传统的铜铟镓硒薄膜电池的局部显微放大照片；

图2为一实施例的铜铟镓硒薄膜电池的结构示意图；

图3为一实施例的铜铟镓硒薄膜电池的制备方法流程图；

图4为图2所示铜铟镓硒薄膜电池的局部显微放大照片。

【具体实施方式】

下面将结合附图及实施例对铜铟镓硒薄膜电池的制备方法作进一步的详细说明。

请参阅图2，一实施例的铜铟镓硒薄膜电池100包括依次叠合的玻璃衬底10、金属背电极层20、光吸收层30、缓冲层40、阻挡层50、窗口层60。

玻璃衬底10可为钠钙玻璃衬底。

金属背电极层20可为金属钼(Mo)背电极层。金属背电极层20上开设有深入至玻璃衬底10的第一刻槽21。

光吸收层30可为p型铜铟镓硒吸收层。

缓冲层40可为CdS缓冲层。

阻挡层50可为本征高阻i-ZnO阻挡层。

窗口层60可为ZnO:Al透明高电导前电极窗口层。窗口层60上开设有深入至金属背电极层20的第三刻槽61。

请一并参阅图3，上述铜铟镓硒薄膜电池100的制备方法包括如下步骤：

步骤S101，提供一平板状的玻璃衬底10，并在玻璃衬底10的一侧形成金属背电极层20。可采用直流磁控溅射的方法在玻璃衬底10上沉积约1μm厚的Mo，以形成金属背电极层20。