[发明专利]制备高效铜铟镓硒太阳能电池的钠钾共掺杂技术

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，涉及到一种铜铟镓硒(简称CIGS)薄膜太阳能电池器件。

背景技术

一切能量都来自于能源，人类的生活离不开能源。进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源 已将面临严重不足的危机，特别是当今煤炭、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至只能维持几十 年。因此，必须寻找可持续的替代新能源。另外，煤炭、石油和天然气等矿石燃料在使用过程中，还会带 来一系列的环境问题：全球性的温室效应使得全球气温升高，海平面上升；空气污染；干旱，荒漠化；废 气、废物、废液大量排放，造成人类环境的严重污染。

所以寻找清洁的可再生新能源成为当前人类很迫切的任务。在现有的可再生新能源中，太阳能成为最 受人们关注的清洁新能源。太阳能具有很多优点，它随处可得，数量巨大；取之不尽，用之不竭；既清洁 又安全，无污染，又不会影响生态环境。所以，开发利用太阳能成为世界各国发展清洁新能源的战略决策。

在现有的太阳能电池技术中，铜铟镓硒(简称CIGS)薄膜太阳能电池具有光吸收能力强，稳定性好、 抗辐照性能好、效率高、成本低，可以做成柔性组件，最适合作为光伏建筑一体化(BIPV)使用等优点， 受到了人们关注，是一种很有发展潜力的太阳能电池技术。

不过相比传统的火力发电技术，现有的太阳能电池的发电成本还是不够低，所以需要政府的大力扶持 才能进一步发展，为了进一步降低太阳能电池的发电成本，一个有效的方法就是提供太阳能电池的光电转 换效率。众所周知，为了得到高效的CIGS薄膜太阳能电池，钠金属离子的掺杂是很有必要的。钠金属离 子进入到CIGS吸收层，可以钝化CIGS晶界，促进CIGS晶粒的生长，从而明显提高电池的光电转换效率。 在本发明中，我们提出将钠离子和钾离子同时掺杂到CIGS吸收层中的技术，可以进一步提高CIGS太阳能 电池的光电转换效率。同时,我们还提出了几种把钠离子和钾离子同时掺杂到CIGS吸收层中的办法.

发明内容

本发明的目的在于提出了把钠离子和钾离子共同掺杂到CIGS吸收层中的新技术，以提高CIGS太阳能 电池的光电转换效率。为了对本发明的技术方案做更好的说明，本文中采用常用的CIGS太阳能电池器件 结构作为例证(如附图1所示)。器件结构包括：

—衬底(001)，衬底可以是玻璃，也可以是柔性衬底如不锈钢或者聚酰亚胺PI塑料，用于承托CIGS器件。 使用之前需要进行清洗处理。

—金属背电极(002)，一般常用金属钼(Mo)作为背电极，用溅射的办法沉积在玻璃衬底(001)上，可以作 为正极导出空穴。

—吸收层(003)，CIGS吸收层一般沉积在背电极上，用于吸收入射太阳光。CIGS吸收层可以采用溅射后硒 化，多元共蒸，电镀，溶液法等沉积技术均可，本发明的主要特点就是在CIGS吸收层中共同掺杂钠离子 和钾离子，可以提高CIGS太阳能电池的光电转换效率。

—缓冲层(004)，一般利用化学水浴法制备硫化镉(CdS)作为缓冲层(004)沉积在吸收层(003)上，它既可以 和p型的CIGS层形成pn结，有可以作为CIGS层与ZnO层的过渡层，能够缓冲晶格失配和能带台阶。在 本发明中，我们在化学水浴法沉积硫化镉的过程中引入超声，以提高太阳能电池器件的性能。

—透明电极TCO(005)，常用高阻氧化锌(IZO)和掺铝氧化锌(AZO)作为透明电极(005)制作在缓冲层 (004)上，既可以透过太阳光，又可以收集传输电子，作为太阳能电池的负极。

—金属栅极(006)，常用镍铝(Ni/Al)电极沉积在AZO层上面，可以更有效的收集电子并把电子导出。 在实际应用中，大面积的CIGS电池组件产品是不需要金属栅极(006)的，而是用激光刻划的办法在电池 组件内部进行串联或者并联，组件表面是看不到金属电极的，这样的组件相比晶硅组件美观大方，更适用 于光伏建筑一体化。

为了有效的实现钠离子和钾离子的共同掺杂到CIGS吸收层，本发明提出了几种具体如何实现钠离子 和钾离子共同掺杂的办法，从而以提高太阳能电池器件的性能。

附图说明

为进一步说明本发明的内容以及特点，以下结合附图对本发明作详细的描述，并给出具体的实施例证。 其中图1是CIGS薄膜太阳能电池的结构示意图。

具体实施方式