[发明专利]一种多元化合物薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜太阳能电池技术领域。更具体地讲，涉及一种 多元化合物薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

表面复合是影响短路电流和开路电压的重要因素，为了减少太阳能 电池的背表面的光生载流子复合速率，常常采用增加背面电场和背面钝 化层的方法，其中背面钝化层往往是绝缘物质，如SiO₂，SiNx。由于 背电极层的需要，在太阳能电池的背面不能全部使用绝缘物质钝化。需 要用到背面电场的方法，既能减少背面载流子复合，又能增加导电连接。 在p型晶硅电池中常常采用在硅片背面印刷Al金属，并高温烧结后形 成合金的方法来形成背面电场。

另外，在CIGS电池的形成过程中也有通过增加靠近背电极处的吸 收层的带隙的方法来减小背面复合。如提高靠近背电极处的Ga含量的 方法。但是，由于CIGS是一种缺陷本征掺杂的p型半导体，采用引入 其他杂质的掺杂方式不适用于CIGS，所以很难形成高掺杂p+型的背 电场来达到减少背面复合的目的。因此，需要一种减少背面复合的背电 场结构和制作方法，来提升CIGS薄膜太阳能电池的效率。

发明内容

为了减少CIGS薄膜太阳电池的背面复合，本发明提供了一种多元 化合物薄膜太阳能电池及其制备方法。

所采用技术方案如下所述：

一方面，本发明提供了一种多元化合物薄膜太阳能电池，包括衬底 和设置于衬底上的背电极、吸收层、缓冲层、窗口层，所述背电极和吸 收层之间还设有高掺杂层，所述高掺杂层为p型掺杂的导电层，其与 所述吸收层之间形成背面电场。

所述高掺杂层由具有宽带隙的半导体材料制成，例如，禁带宽度为 3.4eV的半导体材料。

所述的高掺杂层为ZnO：N其掺杂材料为N掺杂浓度在10¹⁷-10¹⁸ cm^-3，电阻率在10^-4-10^-5Ω.cm，厚度为0.1-1μm。

所述高掺杂层形成粗糙度为100nm-200nm的纹理化结构。

衬底为柔性衬底，其耐高温400摄氏度，厚度为10μm-100μm。

所述衬底为金属箔或聚酰亚胺，其厚度为30-50μm。

所述衬底与所述背电极之间设有阻挡层，所述阻挡层为具有导电性 和耐温性能的过渡金属或者过渡金属氮化物，厚度为0.1μm-0.5μm。

所述吸收层为Cu(In，Ga)Se₂或Cu(In，Ga)(S，Se)₂半导体材料吸收 层，其厚度为0.5μm-2μm，所述吸收层中Ga的含量从受光面至所述 衬底方向呈梯度增加分布。

所述的吸收层中的Ga/(Ga+In)在20％-80％间变化。

所述的窗口层包括第一窗口层和第二窗口层，所述第一窗口层设置 于所述缓冲层上，其为本征的透明导电氧化物层，所述第二窗口层为n 型掺杂的透明导电氧化物层。

另一方面，本发明还提供了一种多元化合物薄膜太阳能电池的制备 方法，具体包括以下步骤：

步骤一，通过磁控溅射方法在衬底上形成背电极；

步骤二，通过磁控溅射或者化学气相沉积的方法在背电极上形成高 掺杂层，其中的高掺杂层为p型掺杂的导电层；

步骤三，在高掺杂层上通过磁控溅射、金属源共蒸发的方法形成多 元化合物半导体材料吸收层；

步骤四，在吸收层上通过磁控溅射或者化学水浴的方法形成缓冲 层；

步骤五，在缓冲层上通过磁控溅射或者化学气相沉积的方法形成具 有宽带隙半导体材料制成的窗口层；

步骤六，在窗口层上通过丝网印刷或者带掩膜电镀的方法形成正面 电极，制得所述多元化合物薄膜太阳能电池。

所述步骤一中的衬底为柔性衬底，首先通过磁控溅射方法在柔性衬 底上形成阻挡层，再通过磁控溅射方法在衬底上形成背电极。

所述步骤二中还包括退火步骤，其具体方法是：在背电极上形成高 掺杂层，并将其置于氮气环境下或者真空环境下退火，其退火温度400 ℃-600℃。

还包括对退火后的高掺杂层进行表面处理，采用等离子体刻蚀或者 湿法刻蚀方法，在高掺杂层的表面形成粗糙度为100nm-200nm的纹 理化结构。

本发明相对于现有技术具有如下有益效果：