[实用新型]一种双层TCO的CIGS太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能电池，尤其涉及一种双层TCO的CIGS太阳能电池。

背景技术

太阳能电池的种类众多，而CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池拥有高转换效率及发展潜力而受到瞩目，目前CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池最高转换效率由美国再生能源实验室(NREL)所创造，其效率已达20%。CIGS(铜铟镓硒)薄膜太阳能电池发展至今其组件结构大致件由上电极(AL/Ni)、光窗层(AZO低阻和ZnO高阻)、缓冲层(CdS)、吸收层(CIGS)、背电极(Mo/NaMo)与基板(GLASS)所组成；传统光窗层主要是以AZO（锌铝氧化物）靶材利用真空直流磁控溅射镀膜而成。本产品的开发利用两层较薄的透明导电膜(TCO)取代用一层较厚的AZO薄膜的电池设计，使用磁控溅射镀膜技术来制备双层光窗层薄膜，从而形成新型双层TCO的CIGS薄膜太阳能电池结构。

透明导电薄膜（TCO）由于具有优良的光透性和导电性能，可用于CIGS薄膜太阳能电池的前电极材料和窗口层材料，传统的透明导电材料(TCO)属于结晶型材料如ITO及AZO等材料。比如掺铝氧化锌（AZO）虽然价格便宜，但由于AZO薄膜电阻较高，要达CIGS电池所需的电阻，一般AZO薄膜须要1000nm的厚度，因此一般可见光(550nm波长)光透率都小于82%，在长波长的红外光波段(800-1200nm波长)，透光度更是大幅降低(<75%)，严重影响光的吸收及转换效率。传统的ITO具有可见光高透光及高导电的特性，但价格高昂且长波长区域透光性也不佳。非晶型的透明导电材料如IZO是最近发展的趋势，具有导电性佳、低温成膜、透光度佳、价格适中、薄膜热稳定性佳等优点，但由于是非晶态薄膜，在上电极丝印的过程中不易藉由晶界与金属进行扩散，使得两者间的接触电阻较高且不稳定。本产品的开发利用新型较薄的IZO薄膜替代传统较厚的AZO薄膜，进一步减小了光窗膜层厚度，不但提高了可见光和长波长光透性且也进一步提高了生产效率，同时新增一薄层结晶性透明导电膜层在IZO膜层之上如AZO或者ITO等来降低接触电阻、从而提高CIGS薄膜电池的转化效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种双层TCO的CIGS太阳能电池，其改变传统CIGS薄膜太阳能电池窗口层成分，采用双层较薄的透明导电膜层，形成新型薄膜电池结构，提高太阳光透过率，从而提高薄膜太阳能电池的光电转换效率。

本实用新型是这样实现的，它包括增透保护层、上电极、光窗层一、光窗层二、光窗层三、缓冲层、主吸收层、下电极、阻障层、衬底，其特征在于，所述增透保护层、上电极、光窗层一、光窗层二、光窗层三、缓冲层、主吸收层、下电极、阻障层和衬底从上到下依次连接。

所述衬底优选不锈钢基板；所述阻障层优选Ti、Cr、Mo、SiO₂或TiN；所述下电极优选MoNa/Mo两层结构层；所述主吸收层优选CIGS；所述缓冲层优选CdS；所述光窗层三优选ZnO；所述光窗层二优选IZO；所述光窗层一优选ITO或AZO；所述上电极优选Ag电极，所述增透保护层优选SiO₂或MgF₂。

所述增透保护层优选SiO₂时，其薄膜厚度为50-300nm，其折射率为1.44-1.46；所述增透保护层优选MgF₂时，其薄膜厚度为50-300nm，其折射率为1.35-1.38。

所述上电极优选Ag电极时，其薄膜厚度为25-100um，电阻率小于5x10^-5Ωcm。

所述光窗层一优选ITO时，其薄膜厚度为25-150nm，折射率为1.9-2.1，所述光窗层一优选AZO时，其薄膜厚度为25-150nm，折射率为2.0-2.1。

所述光窗层二优选IZO时，其薄膜厚度为100-500nm，折射率为1.9-2.2；所述光窗层三优选ZnO时，其厚度为50-300nm，折射率为2.0-2.1。

所述缓冲层优选CdS时，其厚度为50-300nm，折射率为2.2-2.6。

所述主吸收层优选CIGS时，其厚度为500-3000nm。

所述下电极优选MoNa/Mo双层结构层时，其MoNa的厚度为50-300nm，Mo的厚度为100-500nm。

所述阻障层优选Ti时，其厚度为25-200nm；所述阻障层优选Cr时，其厚度为25-200nm，所述阻障层优选Mo时，其厚度为25-200nm；所述阻障层优选TiN时，其厚度为25-200nm。