[发明专利]一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池组件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及太阳电池技术领域，特别是涉及一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池组件及其制备方法。

背景技术

铜铟镓硒薄膜太阳电池具有高转换效率、抗辐照能力强，不衰减等性能优点，是国际光伏界研究和投资的热点，是最具发展前景的薄膜太阳电池之一。CIGS薄膜太阳电池属于第二代光伏电池，以多晶CIGS材料为电池的吸收层，自七十年代以来取得了迅速的发展，目前CIGS薄膜太阳电池的最高实验室效率已经达到20.4%，与多晶硅电池的转换效率接近，是所有薄膜电池中转换效率最高的。柔性CIGS薄膜电池具有高质量功率比、适合卷对卷规模化生产和单片集成等优势，此外还具有柔性、可折叠和不怕摔碰等物理特性，可用于航天航空、地面曲面建筑物和移动电站等领域，其商业发展前景受到广泛关注。

小面积CIGS薄膜太阳电池采用Ni/Al栅电极收集电流，而对于大面积电池来说，为了消除栅线带来的遮光损失，提高光伏电池的美观程度，适应实际应用中对电源电压和电流的要求，一般采用划线的方式将大面积CIGS薄膜电池分割成单体子电池，通过内部串联的方式形成CIGS薄膜太阳电池组件。玻璃衬底CIGS薄膜电池组件采用激光划线的方式从背面切割背电极，形成薄膜电池组件的基础，但是聚酰亚胺或者柔性金属材料不透明，激光难以穿过柔性基板，不能采用背面切割背电极的方法划线，而采用正面机械划线的方式切割背电极，机械刀头会陷入柔性基板内部，同时产生大量碎片残留在刻槽中，造成组件子电池短路。因此需要针对柔性基板CIGS薄膜太阳电池组件的特点，研发新型柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池组件及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提供一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池组件及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池组件，由柔性基板、双层Mo金属背电极、铜铟镓硒薄膜吸收层、CdS缓冲层、本征ZnO薄膜阻挡层和透明导电掺铝ZnO薄膜窗口层组成并依次形成叠层结构，各层的厚度为：双层Mo金属背电极中第一层Mo薄膜厚度为200-300nm、第二层Mo薄膜厚度为300-1200nm、铜铟镓硒薄膜吸收层1-3μm、CdS缓冲层50-100nm、本征ZnO薄膜阻挡层50-100nm、透明导电掺铝ZnO薄膜窗口层300-800nm。

一种所述柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池组件的制备方法，步骤如下：

1）将柔性基板超声清洗吹干后，采用直流磁控溅射法沉积金属背电极，然后从背电极正面远处发射激光束，激光束焦点落到背电极表面，在惰性气体氮气或氩气保护下划出第一条刻槽；

2）刻有第一条刻槽的背电极超声清洗、吹干后，采用多源共蒸发法或溅射预制层后硒化法制备铜铟镓硒薄膜吸收层，基板加热温度为350-550^oC；

3）接着采用化学水浴法制备CdS缓冲层；

4）再采用高频磁控溅射法制备本征ZnO薄膜阻挡层，然后采用机械刀头在第一条刻槽旁划出第二条刻槽，刻槽深度到背电极表面，同时采用高压干燥气体空气或氮气吹掉划线过程中产生的残渣和碎片；

5）在现有多层膜和第二条刻槽上采用孪生对靶直流磁控溅射法沉积透明导电薄膜形成窗口层，然后采用机械刀头在第二条刻槽旁边划出第三条刻槽，刻槽深度到背电极表面，同时采用高压干燥气体空气或氮气吹掉划线过程中产生的残渣和碎片。

所述柔性基底材料为聚酰亚胺、不锈钢箔、Mo箔、Cu箔、Al箔或Ti箔。

所述第一条刻槽的宽度为30-50μm，激光源功率为9W或25W，激光束波长为532nm或1064nm，频率为14-30kHz，电流为20-28A，激光划线速度为200-300mm/s；第二条和第三条刻槽的宽度为50-100μm，机械划线速度为150-300mm/s。

所述第一条与第二条、第二条与第三条的刻槽间距均为50-200μm。

本发明的优点：1）适合卷对卷工艺规模化制备大面积柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池组件，满足实际应用中对光伏组件电压和电流的要求，同时提高生产效率，降低生产成本；2）在惰性气体保护下，采用激光光束正面切割背电极的方式划开第一条刻槽，惰性气体可以降低激光对基板的损伤，同时清除第一条刻槽中的金属熔渣，保证金属背电极中刻槽完全被划开，背电极间的绝缘性良好； 3）第二条和第三条刻槽划线时，高压干燥气体可吹除刻槽中的残渣和碎片，刻槽宽度均匀一致，组件子电池之间的电学绝缘性好。

附图说明

图1为柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池组件的结构示意图。