[发明专利]太阳能电池背电极和太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供了太阳能电池领域，具体公开了一种太阳能电池背电极和太阳能电池及其制备方法。所述太阳能电池背电极的制备方法包括采用磁控溅射法在基底的一侧表面上依次循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层以作为底电极，不同高气压钼层的厚度各自独立地为30‑200nm，不同低气压钼层的厚度各自独立地为40‑300nm，沉积不同高气压钼层的压力各自独立地为0.7‑3.0Pa，沉积不同低气压钼层的压力各自独立地为0.01‑0.5Pa。本发明利用高、低气压下制备周期性多层交替钼层结构，能够使得到的太阳能电池背电极具有良好的电学性质、附着力及高温稳定性，同时降低其残余应力。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，具体地，涉及一种太阳能电池背电极的制备方法、由该方法制备得到的太阳能电池背电极、一种太阳能电池、一种制备太阳能电池的方法以及由该方法制备得到的太阳能电池。

背景技术

由于化石能源逐渐枯竭，新型能源如太阳能、风能逐渐兴起。太阳能电池作为一种直接将太阳能转化为电能的装置，具有安装形式多样、安全无污染、取之不尽、用之不竭的优点，近年来得到了大力发展。

铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池作为一种非常重要的太阳能电池，其通常包括基底以及依次层叠在基底上的底电极(钼层)、吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极(Ni-Ag层或Ni-Al层等)，其中，在玻璃基板上镀制一层底电极薄膜通常统称为背电极。底电极通常采用直流磁控溅射法形成，具体地，在真空环境下，通入氩气并电离成Ar⁺，Ar⁺在阴极电压下的加速下轰击钼靶材，被轰击的原子或原子团沉积到玻璃基板上形成薄膜，其中，沉积温度通常为常温至200℃。吸收层通常采用三步共蒸镀法形成，具体地，将基底温度升至约300℃后共蒸镀In-Ga-Se制得(In,Ga)₂Se₃层，然后关闭In源、Ga源和Se源，将温度升至约550℃，开启Cu源，制得富铜CIGS层，接着在富铜CIGS层表面制备少量的In-Ga-Se层以使CIGS层贫铜。硫化镉层通常采用化学水浴法形成，具体地，将镉源(如硫酸镉、氯化镉、醋酸镉等)体系采用化学水浴法制备硫化镉(CdS)层，沉积温度通常为60-90℃。氧化锌层和氧化锌铝层均可以采用射频磁控溅射法形成，具体地，在真空环境下，通入氩气并电离成Ar⁺，Ar⁺在阴极电压的加速下分别轰击ZnO靶材和ZnO:Al靶材，被轰击的ZnO原子或原子团、ZnO:Al原子或原子团沉积形成薄膜，其中，沉积温度通常为常温至200℃。前电极通常采用电子束蒸发法形成，具体地，在真空条件下，利用高能电子束加热蒸发材料Ni-Ag或Ni-Al等，使蒸发材料气化并向基板运输，在基板上凝结形成薄膜。

大量研究结果表明，当采用磁控溅射法制备背电极时，溅射气压极大地影响了薄膜的性质。通常来说，在高气压下制备的薄膜疏松多孔，电阻率较高但附着力优异，同时薄膜呈张应力；而在低气压下制备的薄膜致密，导电性好但附着力较差，通常呈压缩应力。

在文献溅射钼双层背接触铜铟硒基多晶薄膜太阳能电池(Scofield,J.H.,etc.Thin Solid Films,260(1995)26-31)中，通过在玻璃基底上先沉积一层高气压钼层作为附着力层，然后在其上沉积一层较厚(约1μm)的低气压钼层作为导电层，由此同时具有良好附着力和导电性的膜层。目前，以上方案被广泛用在CIGS薄膜太阳能电池中，即先沉积一层较薄(50-200nm)的高气压钼层用来提高薄膜附着力，然后再沉积一层较厚(大于300nm且小于等于1000nm)的低气压钼层作为导电层。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的太阳能电池背电极的制备方法、由该方法制备得到的太阳能电池背电极、一种太阳能电池、一种太阳能电池的制备方法以及由该方法制备得到的太阳能电池。