[发明专利]柔性薄膜电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及柔性薄膜电池技术领域，特别涉及一种具有陷光结构的柔性薄膜电池及其制备方法。

背景技术

目前晶硅电池具有较高的光电转换效率，其部分归功于晶硅可利用有效的工艺方法得到表面陷光结构，例如单晶硅利用碱溶液在表面形成金字塔陷光结构，多晶硅利用酸溶液在表面形成椭球状陷光结构，入射光在具有陷光结构的表面可进行二次反射吸收，从而有效的降低了入射光的反射率。而铜铟镓硒(CIGS)等柔性薄膜电池由于其材料和工艺难度等原因，大部分的表面并没有陷光结构的设计，从而不利于入射光的高效利用，光电转化效率亟需提高；有极少量的柔性薄膜电池虽在透明导电层上形成了陷光结构，但由于透明导电层的厚度较小(300-800nm)，一方面使得陷光结构的制备工艺复杂繁琐，另一方面，由此得到的陷光结构带来的光利用率和光电转化效率的提高均不明显。因此，研发一种工艺简单、又能够明显提高光利用率和光电转化效率的柔性薄膜电池，具有重要的现实意义和市场应用价值。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的上述问题，提供一种柔性薄膜电池及其制备方法，该柔性薄膜电池具有陷光结构，可以提高入射光的利用率，且能够有效提高柔性薄膜电池的光电转换效率。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种柔性薄膜电池，该柔性薄膜电池包括柔性衬底和依次设置在所述柔性衬底上的背电极层、光吸收层、缓冲层、窗口层、导电层和上电极层，所述柔性衬底、所述背电极层、所述光吸收层、所述缓冲层、所述窗口层和所述导电层均具有陷光结构。

第二方面，本发明提供了一种柔性薄膜电池的制备方法，该方法包括：

(1)在柔性衬底上制备陷光结构；

(2)在步骤(1)得到的柔性衬底上依次形成背电极层、光吸收层、缓冲层、窗口层、导电层和上电极层。

本发明的具有陷光结构的柔性薄膜电池可以提高入射光的利用率，且能够有效提高柔性薄膜电池的光电转换效率。具体地，本发明通过在柔性衬底上形成陷光结构(对柔性衬底表面形貌进行改进，使其表面具有凸起和凹坑的形貌)，使得形成在柔性衬底上的各层(包括背电极层、光吸收层、缓冲层、窗口层和导电层)也均具有陷光结构，即最终制备形成的柔性薄膜电池表面具有一定的凹凸陷光结构，对入射光形成二次反射，兼备陷光作用和表面扩展作用，能够有效增加光利用率，同时凹凸形貌也能增加电池的有效表面积，有利于提高光电转换效率，从而获得高效电池。

其中，与现有的不具备陷光结构的柔性薄膜电池相比，本发明的具有陷光结构的柔性薄膜电池的反射率降低了6-13％，光电转换效率提高了0.5-3％，根据一种优选的实施方式(控制位于柔性衬底上的多个凸起和/或凹坑的高度为3-8μm、柔性衬底上的多个凸起和/或凹坑的任意面与水平面所成锐角为60°-90°、柔性衬底上的多个凸起和/或凹坑的宽度为1-10μm、柔性衬底上的多个凸起的间隔为1-3μm，柔性衬底上的多个凹坑的间隔为1-3μm)，本发明的具有陷光结构的柔性薄膜电池的反射率降低了10-13％，光电转换效率提高了1.5-3％。本领域技术人员应知，在现有柔性薄膜电池的基础上，提高1％的光电转换效率是很难实现的，也就是说，本发明的具有陷光结构的柔性薄膜电池，在光电转换效率上获得了显著提高。

附图说明

图1是本发明的实施例1制备得到的具有陷光结构的不锈钢衬底的轴测图。

图2是图1所示的不锈钢衬底沿A-A’方向的剖面示意图。

图3是本发明的实施例1制备得到的具有陷光结构的柔性薄膜电池的侧视结构示意图，其中箭头表示光的反射路径。

图4是图3所示的柔性薄膜电池沿B-B’方向的剖面结构示意图，其中，上电极层在导电层上间隔分布。

图5是本发明的实施例2制备得到的具有陷光结构的钛衬底的剖面示意图。

图6是本发明的实施例2制备得到的具有陷光结构的柔性薄膜电池的侧视结构示意图。

附图标记

1为柔性衬底，2为钛阻挡层，3为背电极层，4为光吸收层，5为缓冲层，6为窗口层，7为导电层，8为上电极层。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明各权利要求所要求保护的技术方案。