[发明专利]用于薄膜太阳能电池的透明低阻/高阻复合膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池，具体是指一种用于薄膜太阳能电池的透明低电阻和高电阻复合氧化物薄膜的制备方法。

背景技术

薄膜太阳能电池由于具有高效率、低成本等优点，因此，是未来太阳能电池的主要发展方向之一。目前化合物半导体太阳能电池有两种基本结构：一种是上层配置结构，即在透明衬底(如玻璃)上依次制备透明导电薄膜上电极、n型窗口层、p型吸收层和背接触电极；另一种是下层配置结构，即在衬底(可以是透明的玻璃衬底，也可以是不透明的金属衬底等)上依次制备背接触电极、p型吸收层、n型窗口层和透明导电薄膜上电极。在电池实际制备时，为了得到较高的短路电流密度，必须尽可能减薄窗口层的厚度；但窗口层厚度减薄后，膜的均匀性受到影响，会出现微孔造成局部短路，破坏pn结特性。为了解决此矛盾，需要在透明导电薄膜和窗口层之间引入一层透明高阻过渡层薄膜。另外，为获得高性能的电池，需要尽可能地减小低阻膜和高阻膜之间的晶格失配程度以及二者之间的能带偏移程度，经过实践，比较常规的做法是选用透明导电膜的本征材料，作为透明高电阻薄膜材料。

需要指出的是，透明高阻薄膜的电阻率也不是越大越好，而是要在一个适当的范围内，对厚度也有一定的要求。总的说来，要求高阻薄膜既能有效地阻止窗口层薄膜的局部短路，同时又不引入明显的串联电阻。比如，文献[李微，孙云，敖建平，何青，刘芳芳，李凤岩，“中频对向靶磁控溅射制备超薄ZnO薄膜及其在太阳电池中的应用”，人工晶体学报，2007，36(3)：584-588]在研制CIGS电池时指出，ZnO薄膜的电阻率太高和太低都会明显降低电池效率，电阻率在10²～10³Ω·cm之间电池效率较高，同时ZnO薄膜的厚度为50nm。当然，对于不同种类的薄膜电池以及所用的不同工艺，对高阻薄膜的最佳厚度和电阻率大小也是有不同要求的。

常规制备薄膜太阳能电池用的透明低阻/高阻复合薄膜是通过磁控溅射或化学气相沉积等方法依次制备低阻、高阻两种薄膜，如果采用磁控溅射方法，需要用两种不同阻值靶材来依次制备低阻和高阻薄膜。

透明导电氧化物(Transparent Conducting Oxide，TCO)薄膜电极材料主要包括：In、Zn、Sn、Cd中的一种掺杂氧化物以及它们相互组合的双元或多元化合物，典型的TCO材料有In₂O₃:Sn(ITO)、ZnO:Al(AZO)、SnO₂:F(FTO)、SnO₂:Sb(ATO)、CdO、CdIn₂O₄、Cd₂SnO₄、Zn₂SnO₄等。考虑到氧空位对TCO薄膜的导电性能起着重要作用，如果能对TCO材料内的氧空位进行补偿，就会使TCO由低阻特性变为高阻特性。目前采用氧空位进行补偿已有2项专利公开，一项公开号为CN 1450611A，发明人为冯良桓，雷智，名称为“用高温氧化方法制备透明低阻/高阻复合膜”。另一项公开号为CN 1544685A，发明人为冯良桓，雷智，张静全，林锡刚，名称为“用等离子体技术制备透明低阻/高阻复合膜”。这二项专利分别报道了对已制备好的低阻膜通过高温氧化和氧等离子轰击工艺来实现低阻膜表面薄层的高阻化。这些工艺虽然省去了制备高阻膜的步骤，但是增加了高温氧化或氧等离子轰击的工艺，依然需要一些辅助系统，因此工艺仍然比较复杂。此外，上述工艺是通过对已经制备好的低阻膜进行特殊处理来实现低阻/高阻复合膜，因此只适合于上层配置的电池结构，而对于下层配置的电池结构是不适用的。

发明内容

基于上述已有技术存在的种种问题，本发明的目的是提出一种简便的一次性完成透明低阻/高阻复合膜的制备方法，且该制备方法同时适用于上层配置和下层配置的薄膜电池结构。