[发明专利]双面薄膜光伏电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及双面薄膜光伏电池及其制备方法。

背景技术

太阳能是一种取之不尽，用之不竭的能源。进入21世纪以来，光伏太阳能行业取得了较快的发展。铜铟镓硒（以下简称CIGS）薄膜光伏电池较传统的晶硅光伏电池，具有半导体材料消耗少、产品环境适应性强及可轻柔化等优势，成为未来光伏太阳能行业的发展趋势。尽管CIGS薄膜光伏电池效率已接近传统多晶硅光伏电池，但依然还有继续提高其光电转换效率的潜力。

石墨烯薄膜材料具有超薄、强度超大、高比表面积、高热传导性、高透明、超载流子迁移率、可柔性等特点，有广泛的应用前景与潜力。尽管现在普遍制备出来的石墨烯薄膜因缺陷等因素，致使其方块电阻较大。但通过对其掺杂进行改性，可以获得高质量透明导电膜。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种采用了双面高透光性、高导电性石墨烯薄膜的双面薄膜光伏电池，有效提升转光电换效率。

实现本发明第一个目的的技术方案是：双面薄膜光伏电池，包括自下而上依次设置的基底、第一透明导电膜、P型光伏吸收层薄膜、N型硫化镉膜层和第二透明导电膜；所述基底为高分子薄膜材料；所述第一透明导电膜和第二透明导电膜均为通过物理化学吸附法处理的石墨烯薄膜。

所述基底为玻璃或聚酰亚胺。

所述第一透明导电膜和第二透明导电膜的厚度均为0.34～3nm。

所述P型光伏吸收层薄膜的材料为铜铟镓锡，厚度为1.0～2.5μm；所述N型硫化镉膜层的厚度为40～60nm。

本发明的第二个目的是提供前述双面薄膜光伏电池的制备方法。

实现本发明第二个目的的技术方案是：双面薄膜光伏电池的制备方法，包括以下步骤：

①在衬底上采用化学气相沉积法沉积第一石墨烯薄膜层；

②采用剥离技术将衬底上的第一石墨烯薄膜层剥离，转移、贴合至基底上，然后采用物理化学吸附法对第一石墨烯薄膜层进行改性处理得到第一透明导电膜；接着采用物理气相沉积法沉积P型光伏吸收层薄膜；然后采用化学水浴法或物理气相沉积法沉积N型硫化镉膜层；

③重复步骤①得到第二石墨烯薄膜层，采用剥离技术将衬底上的第二石墨烯薄膜层剥离，转移、贴合至在N型硫化镉膜层上，然后采用物理化学吸附法对第二石墨烯薄膜层进行改性处理得到第二透明导电膜，形成本实施例的双面薄膜光伏电池。

优选的技术方案：所述步骤①中的衬底为镍或铜。

优选的技术方案：所述步骤①中的化学气相沉积法具体为：首先采用热分解CVD法，在真空腔室内通入甲烷，然后经由高温分解并借助辅助气体处理，在衬底的催化作用下沉积薄膜。

所述步骤②和步骤③中的物理化学吸附法具体为：在配有HNO3溶液的设备中，通过控优选的技术方案：制HNO3的浓度、温度以及石墨烯薄膜在溶液中的浸泡时间，一定量的HNO3分子将吸附在石墨烯薄膜表面。

优选的技术方案：所述步骤②中的物理气相沉积法采用多元共蒸发技术，具体为：第一步，在基底温度较低的情况下蒸发In、Ga、Se形成一层In-Ga-Se预置层，其中控制原子比例In/Ga=0.7/0.3，In+Ga/Se=2/3；第二步，升高基底温度到一定温度，蒸发Cu、Se；第三步，保持第二步的基底的温度，蒸发In、Ga、Se，使多余的Cu2-xSe转化成等化学计量比的CIGS，继续蒸发少量的In、Ga、Se，可得到稍微贫铜的CIGSp型黄铜矿结构的样品，并控制Cu/In+Ga的比例在0.88～0.92的范围内，样品随后在蒸发Se的同时冷却到一定温度，关闭Se再冷却到室温，形成CIGS薄膜。

另一种优选的技术方案：所述步骤②中的物理气相沉积法采用磁控溅射后硒化法，具体为：先溅射沉积CIG预制层，然后在硒蒸气中对预制层进行硒化处理，形成CIGS薄膜。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：（1）本发明采用改性的石墨烯薄膜新材料替代常规CIGS薄膜光伏电池中的透明导电膜和金属电极层，通过双面高透光性、高导电性的石墨烯薄膜，有效提升薄膜光伏电池的光电转换效率。

（2）本发明的石墨烯薄膜兼具有可柔性，因此本发明也能满足轻柔化薄膜光伏电池的需要。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的结构示意图。

附图中的标号为：