[发明专利]一种CIGS太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种太阳能电池，包括依次设置的基底、背电极层、CIGS吸收层、缓冲层、透明导电层、顶电极，所述CIGS吸收层朝向所述缓冲层一侧的表层为掺杂Zn的CIGS：Zn膜层，所述缓冲层为无Cd缓冲层。本发明的缓冲层采用无Cd缓冲层,生产过程没有Cd参与，更加环保、可靠，且在制备吸收层CIGS的同时掺杂Zn，形成浅埋同质PN结，可以有效地减少CIGS表面缺陷，提高PN结的质量，进而提高电池的转化效率。

技术领域

本发明属于薄膜太阳能电池领域，尤其涉及一种铜(Cu)铟(In)镓(Ga)硒(Se)(简称：CIGS)太阳能电池以及这种太阳能电池的制备方法。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应或光化学效应直接把太阳光能转化成电能的半导体功能器件。自从1974年Wanger等制备出了世界上第一个CIS薄膜太阳能电池以来，CIS/CIGS太阳能电池以其在日光曝晒下性能稳定、抗辐射能力强、转化效率提升空间大、可沉积在柔性衬底上等优点，受到了光伏产业研究者的广泛关注。

CIGS薄膜太阳能电池是在玻璃或者其他廉价衬底上分别沉积多层薄膜而构成的光伏器件。传统的CIGS薄膜太阳电池是SLG(钠钙玻璃)/底电极Mo/吸收层CIGS/缓冲层CdS/窗口层i-ZnO/透明导电层AZO结构。由于传统的CdS缓冲层中的Cd原子能够向CIGS表面缺陷层扩散并进行微量掺杂，形成浅埋同质PN结，因此可以改善异质结特性，减少吸收层的表面缺陷，改善电池性能，但是缓冲层材料CdS中Cd是重金属，属于有毒物质，对操作者及环境都有一定危害。

因此，综上所述，需要制备一种转化效率高、环保可靠的，不含Cd缓冲层的，吸收层表面缺陷得到改善的CIGS太阳能电池。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种电池转化效率高、环保可靠的CIGS太阳能电池及其制备方法，缓冲层采用无Cd缓冲层，生产过程没有Cd参与，更加环保、可靠，通过在制备吸收层CIGS的同时掺杂Zn，形成浅埋同质PN结，可以有效地减少CIGS表面缺陷，提高PN结的质量，进而提高电池的转化效率。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种太阳能电池，包括依次设置的基底、背电极层、CIGS吸收层、缓冲层、透明导电层、顶电极，所述CIGS吸收层朝向所述缓冲层一侧的表层为掺杂Zn的CIGS：Zn膜层，所述缓冲层为无Cd缓冲层。

优选地，所述CIGS：Zn膜层各元素的质量百分比分别为Cu：15wt％-30wt％，In：15wt％-25wt％，Ga：5wt％-15wt％，Se：40wt％-60wt％，Zn：1wt％-10wt％。

优选地，所述Zn的掺杂比例为2wt％。

优选地，所述CIGS：Zn膜层各元素的质量比例为Cu：In：Ga：Se：Zn＝22：19：7：50：2。

优选地，所述CIGS：Zn膜层的厚度为1.5μm-2.5μm。

优选地，所述CIGS：Zn膜层的厚度为2μm。

优选地，所述缓冲层为Zn_1-xMg_xO、ZnIn_xSe_y或In_xS_y膜层。

优选地，在所述基底与所述背电极层之间还设置有过渡层。

优选地，所述过渡层为Si₃N₄层。

优选地，所述基底为脱脂钙钠玻璃，所述背电极层为Mo层，所述缓冲层为Zn_1-xMg_xO膜层，所述透明导电层为AZO层。