[发明专利]薄膜、太阳能电池及其制备方法和装置

说明书

一种薄膜、太阳能电池及其制备方法和装置，属于太阳能电池领域。薄膜具有至少一个叠层单元，且每个叠层单元具有超晶格结构且包括叠置的下述层：铜铟镓硒层；在铜铟镓硒层之上的N型半导体层，所述N型半导体层的材质包括硫化镉、硒化铟或硫化铟；在硫化镉层之上的透明导电氧化物层。当超晶格薄膜具有两个以上的叠层单元时，相邻两个叠层单元之间以铜铟镓硒层与透明导电氧化物层相对贴合的欧姆接触的方式叠置。该薄膜可以用于形成高光电转换效率的太阳能电池。

技术领域

本申请涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种薄膜、太阳能电池及其制备方法和装置。

背景技术

铜铟镓硒(Copper-Indium-Gallium-Selenide，简称CIGS)作为新一代的薄膜太阳能电池应用已经被研究和开发将近二十年之久。与其他的材料相比，铜铟镓硒的主要特点在于对可见光和近红外线有很高的吸收系数，而且该材料的能带(band gap)可以根据这四元合金的原子之间的比例做相应的调节。这些优点使得CIGS是有广泛应用潜力的薄膜太阳能电池材料。

提高CIGS薄膜太阳能电池的转换效率，一直是该技术的核心关注点，因为它直接影响到该薄膜电池的应用成本和商业价值。

发明内容

有鉴于此，特提出本申请，以提高基于铜铟镓硒的薄膜太阳能电池的光电转换效率。

本申请是这样实现的：

在第一方面，本申请实施例提供了一种薄膜，其具有至少一个叠层单元，且每个叠层单元具有超晶格结构且包括叠置的下述层：P型半导体层；N型半导体层；透明导电氧化物层。并且，当薄膜具有两个以上的叠层单元时，相邻两个叠层单元之间以P型半导体层与透明导电氧化物层相对贴合的欧姆接触的方式叠置。

一些可选的示例中，P型半导体层为铜铟镓硒层；和/或，N型半导体层的材质包括硫化镉、硒化铟或硫化铟。

一些可选的示例中，透明导电氧化物层对可见光和近红外光是透明的；或者，透明导电氧化物层是掺杂铝的氧化锌层或者ITO。

一些可选的示例中，叠层单元包括下述任意一项或多项的厚度特性：铜铟镓硒层的厚度为50纳米至100纳米；N型半导体层的厚度为30纳米至50纳米；透明导电氧化物层的厚度为40纳米至80纳米。

一些可选的示例中，铜铟镓硒层具有如下述原子比例特性：CuIn_(1-x)Ga_xSe₂，其中x＝0.75～0.7；和/或，铜铟镓硒层中，铜原子、铟原子、镓原子以及硒原子的均匀分布，且满足正态分布的3σ值小于5％。

在第二方面，本申请实施例提供了一种太阳能电池，其包括：衬底；形成于衬底之上的电极层；如前述的薄膜，其中的铜铟镓硒层与电极层以层叠接触的方式叠置。

一些可选的示例中，电极层为金属层。可选地，金属层包括钼层；和/或，衬底包括塑料、玻璃或不锈钢，可选地，衬底包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。

在第三方面，本申请实施例提供了一种太阳能电池的方法，通过卷对卷多腔体溅射或连续多腔体溅射在衬底上制作电极层和薄膜。

一些可选的示例中，方法包括：

使被加热的衬底依次通过电极靶材溅射区、一个多层超晶格薄膜溅射区、抗反射靶材溅射区，以分别对应地在衬底上逐层溅射电极层、一个多层超晶格薄膜、抗反射层。

在第四方面，本申请实施例提供了一种制作太阳能电池的装置，包括：

对辊，具有间隔对置的第一辊和第二辊，用以在第一辊和第二辊的同步转动下将卷绕在第一辊的衬底转移至第二辊；

溅射室，设置于第一辊和第二辊之间；