[发明专利]薄膜太阳电池用复合背反射金属电极及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电池及其制备方法，更具体的讲，涉及一种薄膜太阳电池用复合背反射金属电极及其制备方法和应用。 

背景技术

自从1976年美国RCA实验室制成世界上第一个非晶硅太阳电池以来，硅基薄膜太阳电池就以其独特的优势受到人们的普遍重视，发展迅速，具有广阔的应用前景。 

硅基薄膜太阳电池的典型结构为依次堆垒的衬底/背电极/nip-Si/上电极/栅线。近年来，围绕提高电池性能，人们开展了许多制造方法、材料和器件结构方面的研究。而硅基薄膜电池的效率强烈依赖于衬底的金属化背反射器的质量，包括金属化背反射器与衬底之间的结合牢固度以及其织构化效果。但这两个问题一直未能得到有效解决，成为制约其进一步发展的因素之一。因此，研究在保证背反射器背反效果的前提下，最大限度的提高衬底与背反射器之间的粘附力，是制约其进一步发展的瓶颈，也是目前国内外广泛关注的问题。 

发明内容

为了解决现有背反射器与衬底之间粘附力小、易脱落等问题，本发明的所要解决的技术问题在于提供一种复合背反射金属电极，并提供该复合背反射金属电极的制造方法及其应用。本发明复合背反射金属电极，由于在衬底与传统Ag/ZnO背反射器之间加入了过渡层金属镉或镍或铜或钛薄膜(Cd，Ni，Cu，Ti)，以及高低功率两步法沉积银膜，缓解了衬底与Ag/ZnO之间由于热 膨胀系数等造成的界面应力，提高了背反射器与衬底之间的附着力，使其结合牢靠，不易脱落，大大提高了电池的性能和成品率。同时，采用高温银工艺，保证了背反射器的织构化效果。 

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种薄膜电池用复合背反射金属电极是一种复合多层膜，在衬底上依次沉积过渡层金属、银膜和掺铝氧化锌。 

优选地，本发明上述过渡层金属为靶、镉、镍、铜或钛；上述银膜为织构化银膜。

本发明提供的薄膜电池用复合背反射金属电极的制造方法，包括如下步骤： 

步骤一、衬底清洗： 

衬底分别经丙酮和酒精溶液超声十五分钟，去离子水冲洗，氮气吹干，再置于溅射设备真空腔室中，在400℃下烘烤60min去除吸附在薄膜内的气体后，采用氩(Ar)等离子体轰击清洗衬底表面，工艺参数为：工作气压为1-10Pa、气体流量为40-70sccm、溅射功率为80-120W、溅射时间为100s-140s； 

步骤二、沉积过渡层金属： 

在等离子处理后的衬底上，用金属靶(镍或镉或铜或钛)溅射沉积金属过渡层薄膜，厚度为20nm～30nm，工艺参数为：工作气压为0-1Pa、气体流量为30-40sccm、溅射功率为40-50W、衬底温度为150-200℃； 

步骤三、沉积银膜： 

在过渡层金属膜上，用银靶溅射沉积织构化银薄膜，工艺分为两步，即将溅射功率分为两步： 

第一步：工作气压为0-1Pa、气体流量为30-40sccm、溅射功率为50-100W、时间为10-30min、衬底温度为300-400℃，低速生长致密、附着力强的银薄膜； 

第二步：工作气压为0-1Pa、气体流量为30-40sccm、溅射功率为150-250W、 时间为70-90min、衬底温度为300-400℃，快速生长织构化银膜； 

Ag膜总厚度约为400-500nm； 

步骤四、沉积氧化锌膜： 

在织构化银膜上，用掺铝氧化锌靶溅射沉积氧化锌薄膜(nanostructuredcolumnar ZnO:Al，简称nc-ZAO)，厚度为300nm左右，工艺参数为：工作气压为0-1Pa、气体流量为30-40sccm、溅射功率为40-250W、衬底温度为200-400℃，厚度约为400-500nm。 

本发明上述复合背反射金属电极用于柔性衬底或刚性衬底薄膜太阳电池中，其中，柔性衬底材料为不锈钢箔、铝箔、钛箔或聚酰亚胺；刚性衬底材料为玻璃。 

本发明还提供的硅基薄膜太阳电池或化合物薄膜太阳电池，均为单结电池或多结电池，并包含上述复合背反射金属电极。