[发明专利]太阳能电池及其制造方法

说明书

领域

本申请涉及材料学领域，更具体地涉及太阳能电池领域。

背景

近年来，薄膜太阳能电池产业已经成为发展最迅速的工业领域之一。相比于传统晶体硅太阳能电池，薄膜太阳能电池具有更低的生产成本。

在不同的薄膜技术中，无论在实验室还是在工业生产中，基于黄铜矿吸收层的薄膜太阳能电池表现出了最高的效率。同时，在各种可能商业化的薄膜太阳能电池中，黄铜矿薄膜太阳能电池(多数为Cu(In_x，Ga_1-x)Se₂)所达到的能量转换率也最高。

研究结果表明，Na的存在能够促进薄膜太阳能电池吸收层晶界的钝化，进而改进电池的性能。但应用比较广泛的基板(比如聚酰亚胺基板或金属箔片基板)上通常都不含钠。因此，为在不含钠基板上获得高效太阳能电池，通常需要进行钠掺杂。Na的掺杂使太阳能电池的制造工艺更复杂且质量更难以控制。另外，钠掺杂通常通过蒸镀Na化合物前体层引入，诸如Na₂Se或NaF。这样将使CIGS层与背接触层的粘合受到影响。

因而有必要提供一种不依赖于钠掺杂的晶界钝化方法。

概述

本申请的一方面提供了太阳能电池，其包括晶界被钝化的黄铜矿吸收层。

本申请的另一方面提供了制造太阳能电池的方法，其包括：(1)提供基板；(2)在所述基板上形成背电极；(3)在所述背电极层上形成黄铜矿吸收层；(4)将所述黄铜矿吸收层的晶界钝化；(5)在黄铜矿吸收层上蒸镀窗口层；以及(6)在所述窗口层上蒸镀前电极层。

附图说明

图1为本申请的一个实施方式的太阳能电池的横截面的示意图。其中，1、基板；2、背电极层；3、吸收层；4、窗口层和前电极层；5、减反层。

图2为本申请的一个实施方式的真空室的示意图。其中，1-4、铜铟镓硒束源炉；5、氧等离子体源；6、紫外灯；7、漏气阀；8、真空泵。

详述

本申请一方面提供了太阳能电池，其包括晶界被钝化的黄铜矿吸收层。

在本申请的某些实施方式中，所述黄铜矿吸收层的晶界通过将V_Se受体缺陷氧化而钝化。

在本申请的某些实施方式中，所述太阳能电池还包括：基板；背电极层，其在所述基板上沉积；所述黄铜矿吸收层，其在所述背电极层上沉积；窗口层，其在所述黄铜矿吸收层上沉积；前电极层，其在所述窗口层上沉积。

在本申请的某些实施方式中，所述基板包括玻璃基板、聚酰亚胺基板或金属箔片基板。

在本申请的某些实施方式中，所述玻璃基板为钠钙玻璃基板。

在本申请的某些实施方式中，所述基板上形成有金属扩散屏蔽层，所述金属扩散屏蔽层上形成所述背电极层。

在本申请的某些实施方式中，所述背电极层包括钼层或钼化合物层；所述黄铜矿吸收层包括CuInSe层(CIS层)或CuIn(Ga)Se(S)层(CIGS层)；所述窗口层包括硫化镉(CdS)缓冲层；所述前电极层包括透明导电层。

在本申请的某些实施方式中，所述透明导电层为ZnO/ZnO:Al层。

在本申请的某些实施方式中，所述太阳能电池还包括减反层。

在本申请的某些实施方式中，所述减反层为氟化镁(MgF₂)层。

在本申请的某些实施方式中，所述太阳能电池还包括在所述减反层上形成的金属栅极。

在本申请的某些实施方式中，所述金属栅极为镍铝(Ni/Al)金属栅极。

本申请的另一方面提供了制造太阳能电池的方法，包括：(1)提供基板；(2)在所述基板上形成背电极；(3)在所述背电极层上形成黄铜矿吸收层；(4)将所述黄铜矿吸收层的晶界钝化；(5)在黄铜矿吸收层上蒸镀窗口层；(6)在所述窗口层上蒸镀前电极层。

在本申请的某些实施方式中，在步骤(3)中，将化学计量的选自铜、铟、镓、硒和/或硫的元素气相沉积以形成气相沉积层，将所述气相沉积层加热至500℃至650℃以制造由所述元素形成的化合物的半导体黄铜矿吸收层。

在本申请的某些实施方式中，CuInSe为CuInSe₂；CuIn(Ga)Se(S)为Cu(In，Ga)Se₂或Cu(In，Ga)(Se，S)₂；所述黄铜矿吸收层包括CuInSe₂，Cu(In，Ga)Se₂或Cu(In，Ga)(Se，S)₂的半导体化合物。