[发明专利]一种太阳能电池的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池技术领域，尤涉及一种太阳能电池的制造方法。

背景技术

薄膜太阳能电池中，含铜铟镓硒四元素（CIGS）由于其高光电效率及低材料成本，被许多人看好。在实验室完成的CIGS光电池，光电效率最高可达约19％，就模块而言，最高也可达约13％。

中国专利文献CN101764169B公开了一种太阳能电池单元，其中，图1公开的是传统的CIGS太阳能电池结构10，其为层叠结构且包含一衬底11、一金属层12、一CIGS层13、一缓冲层14以及一透明电极层(TCO)15。衬底11一般为玻璃衬底，金属层12可以钼(Mo)金属层组成，以配合CIGS的化学性质及可承受沉积CIGS层13时的相对高温。CIGS层13属p型半导体层。缓冲层14可为硫化镉(CdS)，其为n型半导体层，且与CIGS层13形成p-n结。透明导电层15可为掺铝氧化锌(AZO)或其他透明导电材料。导电层15也有称为窗层(window layer)，其可让上方的光线通过而至其下的CIGS层13。

图2公开的是在具有粗糙面的衬底上形成电池单元，从而增加p-n结的表面积来光电流密度，从而提升发电效率。然而，通过粗化表面来增加表面积虽然可以增加光电流密度，但是粗糙表面的粗糙度必须精确控制，否则粗糙度不够，增加的面积以及增加的光线吸收量有限，过于粗糙的话，又会造成金属膜22不易形成在衬底21上。并且上述文献还通过形成ZnO的载子阻挡层25，以防止金属层22及透明导电层26间短路，从而提高了器件的可靠性，但是ZnO的载子阻挡层25直接形成在n型半导体层24上仍然存在不易结合的问题。

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种既能提高表面积以增加光电流密度，又无需精确控制表面粗糙度，同时还能获得各层紧密结合的太阳能电池的制造方法。

首先对本发明提出的“上”、“下”进行定义，本发明所指的“上”是附图中，面向附图时的上方，其包括直接接触或不接触的上方。本发明所指的“下”是附图中，面向附图时的下方，其包括直接接触或不接触的下方。

本发明提出的太阳能电池的制造方法依次包括如下步骤：

（1）提供衬底，在衬底上形成第一过渡金属层；

（2）对第一过渡金属层的上表面进行粗化；

（3）在第一过渡金属层的上表面上溅镀金属材料层，然后对该金属材料层的上表面进行粗化，从而形成粗化金属层；

（4）在粗化金属层的上表面形成p型半导体层，然后对p型半导体层的上表面进行粗化处理；

（5）在p型半导体层的上表面上形成n型半导体层，然后对n型半导体层的上表面进行粗化处理；

（6）在n型半导体层的上表面上依次形成第二过渡金属层、ZnO层以及透明导电层。

其中，衬底具有平坦的上表面，第一过渡金属层的上表面与粗化金属层的下表面之间的接触面为第一粗化面，粗化金属层的上表面与p型半导体层的下表面之间的接触面为第二粗化面；p型半导体层的上表面与n型半导体层的下表面之间的接触面为第三粗化面；n型半导体层的上表面与第二过渡金属层的下表面之间的接触面为第四粗化面；第二过渡金属层的上表面与ZnO层的下表面之间的接触面为平坦的接触面；ZnO层的上表面与透明导电层的下表面之间的接触面为平坦的接触面；

其中，所述衬底为硅衬底或玻璃衬底；所述第一过渡金属层为金属铝；所述粗化金属层为金属钼、金属镍、金属钛，或者为金属化合物，例如ITO（氧化铟锡）；所述p型半导体层为铜铟镓硒硫(CIGSS)、铜铟镓硒(CIGS)、铜铟硫(CIS)、铜铟硒(CIS)；n型半导体层形成于该p型半导体层上，且与该p型半导体层形成粗糙的p-n结。n型半导体层为硫化镉(CdS)、硫化亚铜（Cu₂S）、硒化镉（CdSe）、硫化锌(ZnS)或硫化铟(InS)；第二过渡金属层为金属铝或金属钼；透明导电层为氧化铟锡（ITO）、铟锌氧化物(IZO)、铝锌氧化物(AZO)、镓锌氧化物(GZO)、铝镓锌氧化物(GAZO)、镉锡氧化物、氧化锌或二氧化锆。

其中，形成第一过渡金属层、粗化金属层、第二过渡金属层的工艺可采用金属溅镀工艺，或者金属电镀工艺。对表面进行粗化的工艺可采用喷砂工艺、化学药液刻蚀工艺或者等离子体干法刻蚀工艺。其中第一粗化面的粗糙度介于1微米至200微米之间；第二粗化面的粗糙度介于0.05微米至120微米之间，第三粗化面的粗糙度介于0.05微米至120微米之间，第四粗化面的粗糙度介于0.1微米至120微米之间。