[发明专利]薄膜太阳能电池的CIS基吸收层中的三维组成分布

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池及其制造方法，更具体地，涉及具有CIS基吸收层的太阳能电池。

背景技术

太阳能电池是用于从太阳光直接产生电流的光伏组件。近些年来，由于对清洁能源的需求的不断增加，太阳能电池的制造已大幅扩张。太阳能电池的吸收层从光中吸收光子并且将太阳能的光子直接转化成电，并且因此，吸收层在太阳能电池的功能中是重要的。

CIS基吸收层是太阳能电池中常见的吸收层。CIS基吸收层是包括铜、诸如铟(In)和镓(Ga)的Ⅲ族元素、以及诸如硒(Se)和硫(S)的Ⅵ族元素的五元Cu-Ⅲ-Ⅵ₂合金系统。CIS基吸收体的实例包括诸如CuInSe₂和Cu(InGa)Se₂的硒化物、诸如CuInS₂和Cu(InGa)S₂的硫化物以及诸如Cu(InGa)(Se,S)₂化合物的复合CIS基吸收体。

包括CIS基吸收层的一些吸收层的组分的其中一种具有从膜的顶部至底部的梯度，并且该梯度表示组分或比率从膜顶至膜底的一维分布。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供了一种太阳能电池，包括：衬底；以及吸收层，设置在所述衬底上方，所述吸收层具有底面和顶面以及包括至少一个第一区域和多个第二区域的水平图案，所述第一区域和所述第二区域从所述底面至所述顶面具有不同的组成分布。

在上述太阳能电池中，其中，所述第一区域和所述第二区域均包括铜、铟、镓、硒和硫，并且所述组成分布表示原子比率Ga/(Ga+In)的梯度。

在上述太阳能电池中，还包括多个第三区域，其中，所述至少一个第一区域具有第一组成分布，每个所述第二区域具有相应的第二组成分布，并且每个所述第三区域具有第三组成分布，其中，所述第一组成分布、所述第二组成分布和所述第三组成分布均彼此不同。

根据本发明的另一个方面，提供了一种太阳能电池包括：衬底；CIS基吸收层，设置在所述衬底的上方，所述CIS基吸收层具有底面和顶面以及包括至少一个第一区域和多个第二区域的水平图案，所述第一区域和所述第二区域从所述底面至所述顶面具有不同的组成分布。

在上述太阳能电池中，其中，所述至少一个第一区域和所述多个第二区域由相同的组分形成。

在上述太阳能电池中，其中，所述至少一个第一区域和所述多个第二区域由相同的组分形成；在每个所述第一区域和每个所述第二区域中，所述组成分布是从所述顶面至所述底面增加的原子比率Ga/(Ga+In)的梯度。

在上述太阳能电池中，其中，所述CIS基吸收层包括五元Cu-Ⅲ-Ⅵ₂合金材料，并且所述至少一个第一区域和所述多个第二区域均由至少包括至少Cu、In、Ga以及S和Se中的至少一种的相同组分形成，其中，所述组成分布是原子比率Ga/(Ga+In)的梯度。

在上述太阳能电池中，其中，所述至少一个第一区域包括多个第一区域，并且所述第一区域和所述第二区域为矩形形状且以棋盘式图案的方式布置。

在上述太阳能电池中，其中，所述多个第二区域包括离散的第二区域，并且所述至少一个第一区域包括一个块状第一区域，所述一个块状第一区域占据所述CIS基吸收层中未被所述第二区域占据的所有其他部分，并且所述组成分布是原子比率Ga/(Ga+In)的梯度。

在上述太阳能电池中，其中，每个所述第一区域包括所述第一组成分布，所述第一组成分布是从所述顶面至所述底面的组分浓度的第一梯度，每个所述第二区域包括所述第二组成分布，所述第二组成分布是从所述顶面至所述底面的所述组分浓度的第二梯度，所述第一梯度不同于所述第二梯度。

在上述太阳能电池中，其中，每个所述第一区域包括所述第一组成分布，所述第一组成分布是从所述顶面至所述底面的组分浓度的第一梯度，每个所述第二区域包括所述第二组成分布，所述第二组成分布是从所述顶面至所述底面的所述组分浓度的第二梯度，所述第一梯度不同于所述第二梯度；所述水平图案还包括多个第三区域，每个所述第三区域均具有所述组分浓度的第三梯度，所述第三梯度不同于所述第一梯度和所述第二梯度。

在上述太阳能电池中，还包括：在所述衬底和所述CIS基吸收层之间设置的背电极层，在所述CIS基吸收层上方设置的缓冲层，以及在所述缓冲层上方设置的窗口层。

在上述太阳能电池中，其中，所述至少一个第一区域包括多个第一区域，并且所述水平图案是所述第一区域和所述第二区域的周期性图案。