[发明专利]一种柔性薄膜太阳电池背电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性薄膜太阳电池背电极及其制备方法，属于太阳能电池技术领域，其特征在于，至少包括如下步骤：S1、选取不大于100微米的不锈钢衬底，并进行清洁；S2、采用卷对卷连续镀膜工艺，在不锈钢衬底上采用射频磁控溅射的方法镀100nm～150nm的氮化铝薄膜；S3、采用直流磁控溅射的方法镀100nm～150nm的氮化钛薄膜；S4、采用直流磁控溅射的方法镀100nm的金属钛薄膜；S5、采用直流磁控溅射的方法镀50nm的钼薄膜。通过该结构背电极的使用，为制备高效铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳电池提供良好基础，在降低生产成本的基础上，最终实现电池光电转换效率的提升。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种柔性薄膜太阳电池背电极及其制备方法。

背景技术

近年来，经济高速发展所带来的严重环境污染当今社会发展所面临的重要问题之一。化石能源的大量使用是环境污染的根本原因。基于此，人们越来越重视对可再生清洁能源的使用。太阳能具有清洁、可再生、用之不竭等诸多优点，逐渐成为解决能源危机和环境危机的重要选择，其中以太阳电池(光伏)方式的利用最为直接。

太阳电池技术发展至今，应用领域已经从传统的分布式光伏电站走向了消费类太阳电池产品的新领域，近来可穿戴类产品越来越受到广大消费者的重视。具有便携性优势的柔性薄膜太阳电池产品展现出其良好的市场前景。基于不锈钢衬底的薄膜太阳电池可以采用卷对卷连续镀膜工艺制备是其另一优势，卷对卷技术可以极大提升电池生产效率，降低生产成本。然而，因为不锈钢衬底中富含铁、镍等元素，在高温下会向后续镀膜的功能层中进行扩散，在吸收层中形成深能级缺陷，恶化电池性能，所以在镀制钼背电极前要制备阻挡层来阻挡有害元素的扩散。现在常用的阻挡层包含金属铬，专利申请号为201210054329.7的专利申请材料所述；氮化物(氮化铝、氮化钼等)，如申请号为201210027169.7和201620807205.5的专利申请材料所述；氧化物(氧化硅等)，如申请号为201510794472.3的专利申请材料所述。在上述提及的阻挡层材料上制备具有双层结构，总厚度在800nm到1000nm的钼背电极薄膜做为太阳电池的正极，用于光生电流的导出，双层钼电极典型结构如申请号为201210054330.X的专利申请材料所述。

然而，由于金属钼薄膜的晶格常数和氮化铝、氮化钛等相差较大，通过卷对卷工艺制备时钼薄膜内部存在较大应力，钼背电极在后续镀铜铟镓硒和铜锌锡硫吸收层过程中经历高温过程(550℃以上)会产生裂纹，增加太阳电池的串联电阻，恶化电池性能。此外，钼靶材相对昂贵，在保证电池效率的同时可以减少钼材料的用量对于降低铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳电池整体成本来说非常重要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的问题(应用卷对卷工艺在不锈钢衬底制备阻挡层膜和背电极后会产生较多裂纹)而提出一种柔性薄膜太阳电池背电极及其制备方法。通过该结构背电极的使用，为制备高效铜铟镓硒和铜锌锡硫薄膜太阳电池提供良好基础，在降低生产成本的基础上，最终实现电池光电转换效率的提升。

本发明的第一目的是提供一种柔性薄膜太阳电池背电极制备方法，包括如下步骤：

S1、选取不大于100微米的不锈钢衬底，并进行清洁；

S2、采用卷对卷连续镀膜工艺，在不锈钢衬底上采用射频磁控溅射的方法镀100nm～150nm的氮化铝薄膜；

S3、采用直流磁控溅射的方法镀100nm～150nm的氮化钛薄膜；

S4、采用直流磁控溅射的方法镀100nm的金属钛薄膜；

S5、采用直流磁控溅射的方法镀50nm的钼薄膜。

优选地，所述不锈钢衬底的厚度范围是25～100微米。

优选地，所述不锈钢衬底的型号为SUS304或SUS430。

优选地，所述不锈钢衬底为SUS430不锈钢带。