[发明专利]一种双面吸光硫族化物薄膜太阳能组件的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，尤其涉及一种双面吸光硫族化物薄膜太阳能组件的生产方法。

背景技术

现时人类日常生活所依靠的石化能源；包括煤炭、石油、天然气等,都是由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成,相对人类使用速度,剩下未开采的石化能源可说是非常有限的。而且在使用石化能源的同时亦会对空气、土地、水源造成污染。面对上述两大问题,人类在这数十年间投入大量资源来研究和开发洁净的可再生能源。其中太阳能电池为可再生能源产业中的重要一员，亦是被誉为最理想能源。主要是因它非常巨大的蕴藏量,大约40分钟照射在地球上的太阳能，足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且更具有绝对干净(无公害)、分布广泛、不受地域限制、可近处发电、获取能源时间短等独特优点。

而在太阳能电池的产业中,目前实现量产主要是硅系列太阳能电池，但硅机电池有着笨重、吸光波段窄、弱旋旋光性差等缺点。这些缺点会使硅机组件的发电效率极受太阳照射位置的影响(四季、昼夜)。而系统安装商需利用日光追踪技术及可移动支架来增加发电效率,使安装成本高昂，以至目前的太阳能发电的成本仍远远高于石化能源发电成本。为解决硅机电池的限制,发展硫族化物薄膜太阳能电池便成为产业的新方向；硫族化物薄膜电池以高效、重量轻、高稳定性、具弱旋旋光性和抗辐射性等优点而得以青睐，其中以铜铟镓硒(CIGS)为代表，转换效率达20％上，与传统晶硅电池相约。因具重量轻和弱旋旋光性强的优点,硫族化物薄膜组件并不需要日光追踪技术及可移动支架,以至安装成本大幅减少。

尽管硫族化物薄膜电池能改善太阳照射位置对组件发电效率的影响(四季、昼夜),使之可以安装在固定支架上,但仍有不少阳光会因表面反射而未被转化成电能。为增加组件的吸光效能,一些研究小组会使用光学减反薄膜优化硫族化物薄膜组件,其原理为通过物理光学的相关理论，计设光学减反薄膜的光波导结构，使其透射波长与硫族化物吸收谱匹配。计设成果会应用在封装材料表面,通过制备光学减反薄膜来提高封装材料的透射效率，实现硫族化物薄膜组件对入射光波的全吸收。另外,亦有研究小组会通过独特的产品设计,如管式铜铟镓硒薄膜组件产品,其原理为通过管式360度的吸光面,增加吸收表面反射阳光的机率,从而提高组件效能。

发明内容

本发明为增加现有硫族化物薄膜太阳能组件的效能，提供了一种独特、成本低廉、生产简单、制备过程环境友好、光电转化效率高，并适合于工业化的双面吸光硫族化物薄膜太阳能组件的生产方法。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所釆用的技术方案是：硫族化物薄膜太阳能电池/组件，为多层结构，包括透明衬底、底电极、窗口层(一)、缓冲层(一)、吸收层(一)、中电极、吸收层(二)、缓冲层(二)、窗口层(二)、上电极、封装膜和透明面板。

硫族化物薄膜太阳能电池吸收层制备方法，其制备工艺流程包括以下几个步骤：

(1)硫族元素溶液的配制；

溶质为：高纯硫族元素粉未(纯度>99.99％)，硫族元素可以是但不限于硫和硒。

溶剂为：酮类、醇类、胺类等有机溶剂,也可以混合使用

粘度调节剂与溶剂的质量比为1：5～30；

所说的粘度调节剂为：纤维素或乙基纤维素

将高纯硫族元素粉未按0.01～5M的浓度溶于溶剂,也可采用混合硫族元素或混合溶剂，并添加粘度调节剂，室温充分搅拌>12小时，形成稳定的前驱体溶液。通过添加或减少溶剂的用量，将溶液中硫族元素浓度控制在0.01～5M。

(2)衬底和底电极的制备；

衬底可以为玻璃、刚性和柔性的透明材料或聚合膜

底电极材料可以为透明导电氧化物等

采用常规的高真空气相法工艺，如热蒸发、磁控溅射和分子束外延等在衬底上制备

底电极薄膜，薄膜厚度由组件要求而定。

(3)窗口层(一)的制备；

窗口层可以氧族化金属、金属可以是但不限于锌。

采用常规的高真空气相法工艺，如热蒸发、磁控溅射和分子束外延等在衬底上制备

窗口层薄膜，薄膜厚度由组件要求而定。

(4)缓冲层(一)的制备；

缓冲层可以硫族化金属、金属可以是但不限于镉和锌。

采用化学浴沉积法制备在硫族化物薄膜半导体薄膜上制备缓冲层，薄膜厚度由组件要求而定。

(5)金属或硫族化金属反应基片(一)的制备

金属可以是但不限于铜、锌、锡、铟、镓。