[实用新型]一种CIGS基薄膜太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及薄膜太阳能电池技术领域，特别是一种具有黄铜矿结构的铜铟镓硒(硫)薄膜太阳能电池。

背景技术

随着全球气候变暖、生态环境恶化和常规能源的短缺，越来越多的国家开始大力发展太阳能利用技术。太阳能光伏发电是零排放的清洁能源，具有安全可靠、无噪音、无污染、资源取之不尽、建设周期短、使用寿命长等优势，因而备受关注。铜铟镓硒是一种直接带隙的P型半导体材料，其吸收系数高达10⁵/cm，2um厚的铜铟镓硒薄膜就可吸收90％以上的太阳光。CIGS薄膜的带隙从1.04eV到1.67eV范围内连续可调，可实现与太阳光谱的最佳匹配。铜铟镓硒薄膜太阳电池作为新一代的薄膜电池具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强、弱光也能发电等优点，其转换效率在薄膜太阳能电池中是最高的，目前实验室的转化率已超过20％。

传统的CIGS基薄膜太阳能电池的结构依次为：基底、Mo背电极层、CIGS光吸收层、CdS缓冲层、本征ZnO层、AZO透明导电窗口层。现在业界大部分都是使用CdS作为CIGS基薄膜太阳能电池的缓冲层，为了使电池获得较高的开路电压，一般CdS膜的厚度至少要为50nm以上，而较厚的CdS膜的生成必然产生更多的含镉废水，对含镉废水的处理就增加了制造成本，同时CdS膜较厚时会使薄膜电池的短路电流降低。若将CdS缓冲层的厚度减薄，可增加短路电流，同时开路电压也降低，也会增加电池的内部泄漏，这将使电池的转换效率降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种CIGS基薄膜太阳能电池，该电池在制作过程可减少含镉废水的产生量，同时可增加电池的短路电流、开路电压、提高电池的填充因子和减少电池的内部泄漏，从而提高电池的转换效率。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种CIGS基薄膜太阳能电池，包括一衬底，覆盖衬底表面的背电极层，覆盖背电极层的具有黄铜矿结构的光吸收层，覆盖光吸收层的CdS：Mg缓冲层，覆盖CdS：Mg缓冲层的本征氧化锌膜层，覆盖本征氧化锌膜层的具有高电阻率的掺杂氧化锌膜层，覆盖掺杂氧化锌膜层的透明导电窗口层。在制作电池组件过程有三道刻划工序，分别为P1、P2和P3刻划，从而使组件的各个小电池串联起来。

所述的本征氧化锌膜层的电阻率不小于0.08Ωcm；所述的具有高电阻率的掺杂氧化锌膜层，其电阻率不小于0.08Ωcm，同时不大于95Ωcm，该掺杂氧化锌膜层为氧化锌掺杂有B、Al、Ga或In中的至少一种元素，为现有技术；所述的掺杂氧化锌膜层的电阻率要小于本征氧化锌膜层的电阻率。所述的本征氧化锌膜层和掺杂氧化锌膜层可采用化学气相沉积、真空磁控溅射沉积或金属有机化学气相沉积等。

所述的衬底可为玻璃、聚酰亚胺板、铝薄板或不锈钢板中的一种。所述的背电极层为Mo层、Ti层、Cr层或Cu层。所述的光吸收层为铜铟镓硒、铜铟镓硫、铜铟镓硒硫、铜铟铝硒、铜铟铝硫、铜铟硫或铜铟硒。所述的透明导电窗口层选用ITO、AZO、GZO、IZO、FTO、ATO中的一种或几种透明导电膜。

所述的CdS：Mg缓冲层为现有技术，其厚度小于40nm，优选的厚度小于30nm，更优选的厚度小于20nm。

所述在透明导电窗口层上可沉积减反射膜层，该减反射膜层可由一个膜层或多个膜层组成；在衬底和背电极层之间可插入一层阻挡衬底元素扩散的阻挡层，该阻挡层可为由硅、锆和钛中的至少一种元素与钼组成的至少两种元素的氧化物、氮化物或氮氧化物组成。

本实用新型通过在CIGS基薄膜电池的光吸收层上沉积较薄的CdS：Mg缓冲层，在CdS：Mg缓冲层上沉积本征氧化锌膜层，在本征氧化锌膜层上沉积具有高电阻率的掺杂氧化锌膜层，可使电池在制作过程减少含镉废水的产生量，降低制造成本，同时可增加电池的短路电流、开路电压、提高电池的填充因子和减少电池的内部泄漏，从而提高电池的转换效率。

附图说明

图1为本实用新型的薄膜电池的结构示意图。

图2为本实用新型的薄膜电池的另一结构示意图。

图中，1-衬底 2-阻挡层 3-背电极层 4-光吸收层 5-CdS：Mg缓冲层 6-本征氧化锌膜层 7-掺杂氧化锌膜层 8-透明导电窗口层 9-减反射膜层

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。