[发明专利]薄膜太阳能电池背电极

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池领域，特别涉及薄膜太阳能电池背电极。

背景技术

背电极对于非晶硅、微晶硅、纳米硅、硅锗薄膜以及上述薄膜的叠层结构薄膜电池等薄膜太阳能电池的性能影响至关重要，要求背电极首先具有良好的电学性能，对薄膜太阳能电池产生的电能进行良好输运，还要求其具有良好的捕获弱光的能力，背电极通过把未吸收的长波光线反射回太阳能电池中进行再吸收，以此来增加对太阳光的利用率。薄膜太阳能电池一般使用SnO2、ITO、ZnO等透明导电氧化物作为电池的前电极，而使用反光的金属薄膜作为背电极，一方面作为电池电极，另一方面反射未被薄膜本体层完全吸收的光来增加薄膜太阳能电池的转化效率，现有技术中一般采用TCO(透明导电氧化物薄膜)及金属的复合背电极如ZnO/Ag、ZnO/Al，ZnO/Cu，ZnO/Mo等作为薄膜太阳能电池的背电极，这样的薄膜太阳能电池具有反射率高的优点，能够更加充分利用进入薄膜太阳能电池的光，但是也存在比较明显的缺点：由于TCO是一种半导体薄膜，其导电率并不高，因而一般需在其中掺杂其他元素提高TCO薄膜的电导率；厚的金属层会导致明显的分流，并且随着时间的推移，金属会失去本身的光泽导致反射能力下降，而TCO层电导率不高会导致电极与薄膜电池之间接触不够好，TCO/M层(M为金属)反射能力下降会不利于充分利用太阳光，这对于薄膜太阳能电池都是不利的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有薄膜太阳能电池背电极电导率不高，稳定性差，在使用中反射能力下降的不足，提供一种新型薄膜太阳能电池背电极，它不仅能显著提高薄膜太阳能电池背电极的导电能力，而且可获得良好的室外稳定性，获得稳定的反射率。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种薄膜太阳能电池背电极，其是由下列五层薄膜组成的复合层，依次为第一Y:ZNO层、第一Ag层、第二Y:ZNO层、第二Ag层和X层，所述第一Y:ZNO层和第二Y:ZNO层均为掺杂了3价元素的ZnO薄膜层，其中3价元素的掺杂量(重量百分比)小于等于15％而大于0，第一Y:ZNO层和第二Y:ZNO层的厚度均大于0nm小于等于50nm，所述的X层为金属薄膜层，所述第二Ag层的厚度大于第一Ag层。

所述第一Ag层的厚度小于等于20nm大于0nm，所述第二Ag层的厚度大于等于150nm；

所述的Y:ZNO层厚度小于等于40nm大于等于20nm；

所述的第一Y:ZNO层和第二Y:ZNO层中3价元素的掺杂量(重量百分比)均为0.5％-15％；

所述的3价元素为In、Ga、Al元素中的一种；

所述的第一Ag层的厚度为4nm-20nm；

所述的第一Ag层的厚度为10nm；

所述的第二Ag层的厚度为150nm-300nm；

所述的第二Ag层的厚度为150nm-250nm；

所述的金属薄膜层是不易被空气氧化且导电性好的金属薄膜层；

所述的金属薄膜层为Ti、Ni、Al金属薄膜层中的一种；

所述的金属薄膜层的厚度为10nm-30nm。

本发明薄膜太阳能电池背电极采用具有Y:ZNO/Ag/Y:ZNO/Ag/X五层结构的复合层，其中Y:ZNO为掺杂了3价元素的ZnO薄膜，可提高背电极的导电率，X层为Ti、Ni、Al等导电率较好在环境中较稳定的金属制成的金属薄膜层中的一种，其对与其相邻的Ag薄膜起保护作用，可防止背电极反射能力下降；复合层背电极采用Y:ZNO/Ag/Y:ZNO/Ag/X五层结构可改善银电极与薄膜之间的接触，提高背电极导电能力及稳定性，直接表现为薄膜太阳能电池短路电流提升、电池衰减率减少，电池发电性能提升，并可获得良好的户外使用稳定性，便于在大面积光伏模板中实施。根据大面积单体及复合薄膜沉积的测试，本发明结构与ZnO/Ag结构相比，相对于单独的ZnO薄膜，Y:ZNO/Ag/Y:ZNO复合薄膜的电导率更高，透过率也维持在较高的水平。在1400mm×1100mm玻璃衬底上采用相同的磁控溅射设备分别沉积同样厚度的ZnO薄膜及Y:ZNO/Ag/Y:ZNO复合薄膜，Y:ZNO/Ag/Y:ZNO复合薄膜的方块电阻为100Ω/□以内，而ZnO薄膜的方块电阻则为3000Ω/□左右。

附图说明

图1是本发明薄膜太阳能电池背电极的结构示意图。

附图标记说明：1-第一Y:ZNO层2-第一Ag层3-第二Ag层

4-X层5-第二Y:ZNO层

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的描述：