[发明专利]一种薄膜太阳能电池制备方法

说明书

本发明公开一种薄膜太阳能电池制备方法，包括以下步骤：在衬底上形成背电极；在背电极上形成金属预制层，将金属预制层在NaF溶液中进行浸泡处理并烘干，将烘干后的金属预制层进行后硒化处理形成吸收层；形成缓冲层；形成本征氧化锌层和掺杂氧化锌层；以及形成顶电极。本发明通过采用NaF溶液对金属预制层进行处理，使得薄膜太阳能电池的开路电压显著提高，器件效率得到了明显的提升。另外，本发明成本低廉，有利于商业化推广和应用。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种薄膜太阳能电池制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电在解决能源与环境问题方面具有重要的作用和潜力。相比目前占据市场主流的硅基太阳能电池，化合物半导体薄膜太阳能电池以优良的发电性能，较低的材料和能源消耗等优势，在商业化应用方面具有较大的优势。以铜铟镓硒(CIGS)和碲化镉(CdTe)为代表的化合物半导体薄膜电池由于含有稀有金属和有毒元素，限制了其商业化应用。铜锌锡硫硒(CZT(S_xSe_1-x))(x＝0～1)薄膜太阳能电池以其原料丰富、成本低、无毒、光吸收系数高、理论转换效率高、禁带宽度可调等优点，作为新一代化合物半导体薄膜太阳能电池而具有非常大的应用潜力。

目前CZTSSe薄膜太阳能电池的最高认证效率为12.6％，而CIGS薄膜太阳能电池的最高认证效率达到了22.9％，限制CZTSSe薄膜太阳能电池的主要因素是电池的开路电压较低，具有较大的开压损失，成为制约电池转换效率提升的一个关键因素。目前提高CZTSSe薄膜太阳能电池开路电压的主要方法有金属阳离子掺杂，例如通过掺杂Ag，Cd，Ge，Mn等金属元素，都可以明显提高CZTSSe薄膜太阳能电池的开路电压。

以上工艺方法相对复杂，制造成本高。在CZTSSe薄膜太阳能电池阳离子掺杂实验中所涉及的金属阳离子价格昂贵，有毒，无法实现大规模的应用,因而不适宜商业化生产。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开一种薄膜太阳能电池制备方法，包括以下步骤：背电极形成步骤，在衬底上形成背电极；吸收层形成步骤，在所述背电极上形成金属预制层，将所述金属预制层在NaF溶液中进行浸泡处理并烘干，将所述烘干后的金属预制层进行后硒化处理形成吸收层；缓冲层形成步骤，形成缓冲层；窗口层形成步骤，形成本征氧化锌层和掺杂氧化锌层；以及顶电极形成步骤，形成顶电极。

本发明的薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述金属预制层为铜锌锡、铜铟镓。

本发明的薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述NaF溶液的浓度为mmol/L级别。

本发明的薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述NaF溶液的浓度为3mmol/L～15mmol/L。

本发明的薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述浸泡处理时间为20分钟。

本发明的薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述在NaF溶液中浸泡处理后的金属预制层在80℃～100℃下烘干10分钟。

本发明的薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述吸收层为铜锌锡硒、铜锌锡硫硒或铜铟镓硒薄膜。

本发明的薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述吸收层厚度为1.0μm～2.0μm。

本发明的薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述缓冲层是CdS、ZnS、(Cd,Zn)S、Zn(O,S)或In₂S₃，所述缓冲层采用化学水浴法、原子层沉积法或蒸发法制备，厚度为30nm～100nm。

本发明的薄膜太阳能电池制备方法中，优选为，所述窗口层采用磁控溅射方法制备，所述本征氧化锌层厚度为30nm～150nm，所述掺杂氧化锌为掺铝氧化锌薄膜、掺镓氧化锌薄膜或掺镁氧化锌薄膜，厚度为300nm～1500nm。