[发明专利]一种制备薄膜太阳能电池的方法

说明书

本发明公开了一种制备薄膜太阳能电池的方法，所述将Mo层真空磁控溅射在基板上之后，真空蒸镀CIGS吸收层，后真空磁控溅射ZnO缓冲层，闪灯退火后再次磁控溅镀AZO层，得到烧结后的CIGS太阳能电池板。与现有技术相比，本发明采用蒸镀与闪灯退火工艺相结合的蒸镀方法，不仅可以实现CIGS太阳能电池的连续镀膜过程，同时还可以通过及时退火时膜系的性能保持在最佳状态，不受多次温度的改变和膜系的制作方式的影响，通过本发明制备出的太阳能电池板，其太阳能转化效率可以达到20％，以转化率长期保持着国内领先水平，镀膜均匀性达到90％。

技术领域

本发明涉及一种制备薄膜太阳能电池的方法，属于化学镀膜领域。

背景技术

CIGS太阳能电池，由Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)四种元素构成最佳比例的黄铜矿结晶薄膜太阳能电池，CIGS太阳能电池具有层状结构，吸收材料属于I-III-VI族化合物，其衬底一般采用不锈钢、玻璃或柔性薄膜衬底，是组成电池板的关键技术。该产品具有光吸收能力强，发电稳定性好、转化效率高，白天发电时间长、发电量高、生产成本低以及能源回收周期短等诸多优势。CIGS太阳能电池一般采用真空溅射、蒸发或者其他非真空的方法分别沉积多层薄膜，形成P-N结而构成光电转换器件。从光入射层开始，各层分别为：金属栅状电极、减反射膜、窗口层(ZnO)、过渡层(CdS)、光吸收层(CIGS)、金属背电极(Mo)、玻璃或柔性薄膜衬底。CIGS太阳能电池的底电极Mo和上电极n-ZnO一般采用磁控溅射的方法，工艺路线较为成熟。吸收层的制备具有许多不同的方法，这些沉积制备方法包括：蒸发法、溅射后硒化法、电化学沉积法、喷涂热解法和丝网印刷法等。其中蒸发法与溅射后硒化法属于真空方法，已被产业界广泛采用。

CIGS太阳能电池板的现有成熟技术为在玻璃基板上进行膜层制备，基于玻璃基板的CIGS太阳能电池板的生产设备已在全球广泛使用。但随着太阳能电池使用环境的多元化，使用如玻璃基板的刚性基材限制了太阳能电池的使用环境，因此CIGS薄膜太阳能电池应运而生。

目前市场上的透明导电薄膜主要有ITO(In₂O₃:Sn)、FTO(SnO₂:F)、AZO(ZnO:Al)三种。各自有自己的优缺点，如ITO电阻率比较低，成本较高；FTO成本较低，成膜温度高，氢等离子体环境稳定性差；AZO在氢等离子体环境中稳定性好，成本低廉，电学性能不如ITO。不同吸收层的薄膜太阳能电池需选择适合的透明导电薄膜，以获得最佳界面效果。掺铝氧化锌(AZO)薄膜以其优异的导电性能、可见光透过性能、良好的氢等离子体稳定性能、以及价格低廉、资源丰富等优点将可能成为非晶硅/微晶硅薄膜太阳能电池、CIGS薄膜太阳能电池的透明导电薄膜材料。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是获得一种制备薄膜太阳能电池的方法。

为实现上述发明目的之一，本发明采用的制备太阳能电池板的方法的技术方案如下：

本发明中的制备方法是采用连续蒸镀法，将Mo层真空磁控溅射在基板上之后，真空蒸镀CIGS吸收层，后真空磁控溅射ZnO缓冲层，闪灯退火后再次磁控溅镀AZO层，得到烧结后的CIGS太阳能电池板。

优选的，CIGS太阳能电池板的基板为柔性材料。

优选的，闪灯退火采用惰性气体灯。

优选的，惰性气体灯包括氙灯、氩灯、氦灯、氪灯。

优选地，惰性气体灯为螺旋氙灯。

优选的，惰性气体灯对膜层结构的照射为间接照射，灯光通过反射镜反射后照射在膜面上。

优选地，闪灯能量密度100～150J/㎡，闪灯时间在0～4ms，脉冲1～2次。

优选的，Mo层的磁控溅射温度在80～120℃，通过辉光放电溅射60min，溅射功率为60W。