[发明专利]铜铟镓硒薄膜太阳能电池电极及其制备方法

说明书

本发明公开铜铟镓硒薄膜太阳能电池电极，包括玻璃基板，玻璃基板顶面由下至上依次层叠有第一阻挡层、金属层、内Mo层、第二阻挡层与外Mo层；第一阻挡层为厚度10～200nm的SiN膜层或SiOxNy膜层；金属层为厚度20～200nm的Al层或Cu层；第二阻挡层为厚度5～50nm的MoN膜层或TiN膜层；内Mo层的厚度为100～800nm，所述外Mo层的厚度为20～200nm；通过磁控溅射工艺在玻璃基板表面溅镀各膜层即得到本电极，电极在有效降低铜铟镓硒薄膜电池成本的同时，更进一步提高了薄膜电池的性能，且工艺简单，制备方便。

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，具体是一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池电极及其制备方法。

背景技术

太阳能光伏发电是零排放的清洁能源，具有安全可靠、无噪音、无污染、资源取之不尽、建设周期短、使用寿命长等优势，因而备受关注。铜铟镓硒(CIGS)是一种直接带隙的P型半导体材料，其吸收系数高达105/cm，2μm厚的CIGS薄膜就可吸收90％以上的太阳光。CIGS薄膜的带隙从1.04eV到1.67eV范围内连续可调，可实现与太阳光谱的最佳匹配。CIGS薄膜太阳能电池作为新一代的薄膜电池具有性能稳定、抗辐射能力强、弱光也能发电等优点，其转换效率在薄膜太阳能电池中是最高的，2017年已达到22.6％的转化率，因此日本、德国等国家都投入巨资进行研究和产业化。

在制备CIGS薄膜太阳能电池的过程中，获得高质量的背电极非常重要。背电极的质量直接影响CIGS 吸收层薄膜的结晶、生长及表面形貌，进而对电池性能产生重要影响。在CIGS 吸收层制备过程中，金属钼（Mo）不易同铜（Cu）或铟（In）合金化，不易在CIGS 吸收层中扩散，具备较高的稳定性，并且同CIGS 吸收层之间具有较低的接触阻抗，使其成为CIGS 薄膜太阳能电池优选背电极材料。

然而，金属钼作为一种稀有金属，其价格相对较高。在量产制造时，如何制备低成本、高效率的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，是目前最值得开发研究的课题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供铜铟镓硒薄膜太阳能电池电极及其制备方法，该电极在有效降低铜铟镓硒薄膜电池成本的同时，更进一步提高了薄膜电池的性能，且工艺简单，制备方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

铜铟镓硒薄膜太阳能电池电极，包括玻璃基板，玻璃基板顶面由下至上依次层叠有第一阻挡层、金属层、内Mo层、第二阻挡层与外Mo层；

所述第一阻挡层为厚度10～200nm 的SiN膜层或SiOxNy膜层；

所述金属层为厚度20～200nm的Al层或Cu层；

所述第二阻挡层为厚度5～50nm 的MoN膜层或TiN膜层；

所述内Mo层的厚度为100～800nm，所述外Mo层的厚度为20～200nm。

本发明还提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池电极的制备方法，包括以下步骤：

S1、清洗玻璃基板，去除玻璃基板表面的污垢；

S2、采用磁控溅射工艺，在玻璃基板表面溅镀10～200nm 厚度的第一阻挡层，第一阻挡层为SiN膜层或SiOxNy膜层,溅射的工作气体为氩气，反应气体为氮气，溅射功率密度为0.5～4.0W/cm²，氩气流量为100～200sccm，氮气流量为10～150sccm；

S3、采用磁控溅射工艺，在第一阻挡层表面溅镀20～200nm厚度的金属层，金属层为Al层或Cu层；溅射功率密度为0.5～5.0W/cm²，氩气流量为100～200sccm；

S4、采用磁控溅射工艺，在金属层表面溅镀100～800nm厚度的内Mo层；