[发明专利]一种具有无Cd缓冲层的CIGS太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有无Cd缓冲层的太阳能电池及其制备方法，包括依次设置的基底、背电极层、CIGS吸收层、缓冲层、透明导电层、顶电极，其中，所述缓冲层为Zn基化合物Zn(S,O)。本发明的缓冲层采用Zn基化合物,生产过程没有Cd参与，更加环保、可靠；缓冲层采用Zn(S,O)，具有更宽带隙，可以更有效利用太阳光提升电流密度从而增加电池效率；缓冲层与其他膜层的生产工艺相匹配，同属真空干法，提高了生产效率，有利于大规模生产，提高产能。

技术领域

本发明属于薄膜太阳能电池领域，尤其涉及一种具有无Cd缓冲层的铜(Cu)铟(In)镓(Ga)硒(Se)(简称：CIGS)太阳能电池以及这种太阳能电池的制备方法。

背景技术

太阳能电池是通过光电效应或光化学效应直接把太阳光能转化成电能的半导体功能器件。自从1974年Wanger等制备出了世界上第一个CIS薄膜太阳能电池以来，CIS/CIGS太阳能电池以其在日光曝晒下性能稳定、抗辐射能力强、转化效率提升空间大、可沉积在柔性衬底上等优点，受到了光伏产业研究者的广泛关注。

CIGS薄膜太阳能电池是在玻璃或者其他廉价衬底上分别沉积多层薄膜而构成的光伏器件。传统的CIGS薄膜太阳电池是SLG(钠钙玻璃)/底电极Mo/吸收层CIGS/缓冲层CdS/窗口层i-ZnO/透明导电层AZO结构。其中，缓冲层CdS通常采用化学水浴法(chemical bathdeposition,CBD)制备。

虽然CBD方法制备的CdS缓冲层已经被证明在CIGS太阳能电池中是行之有效的缓冲层，但是仍然存在一些问题。首先，CdS缓冲层材料中的Cd是重金属，属于有毒物质，生产过程中含Cd废水的排放，以及报废电池中Cd的流失会造成环境污染，对操作者也有一定危害；其次，CdS的禁带宽度在2.4～2.5eV，会吸收太阳光谱中350～550nm的高能光子，导致光学损耗，不利于吸收层对太阳光的充分利用；再次，CdS缓冲层采用化学水浴方法，该湿法制备工艺与CIGS太阳能电池其他各层的干法制备工艺不匹配，不利于规模化流水线生产，生产效率较低、成本较高。因此，需要制备一种环保可靠、电池效率高、生产效率高的CIGS太阳能电池。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种环保可靠、电池效率高、生产效率高的CIGS太阳能电池及其制备方法。缓冲层为Zn基化合物Zn(S,O)，生产过程没有Cd参与，更加环保、可靠；缓冲层采用Zn(S,O)，具有更宽带隙，可以更有效利用太阳光提升电流密度从而增加电池效率；缓冲层与其他膜层的生产工艺相匹配，同属真空干法，提高了生产效率，有利于大规模生产，提高产能。

(二)技术方案

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了具有无Cd缓冲层的太阳能电池，包括依次设置的基底、背电极层、CIGS吸收层、缓冲层、透明导电层、顶电极，其中，所述缓冲层为Zn基化合物Zn(S,O)。

优选地，所述Zn基化合物Zn(S,O)缓冲层中的各元素的原子比例分别为Zn:40％-60％，S:15％-30％，O:15％-30％。

优选地，所述缓冲层材料还可以为ZnS(O,OH)、ZnSe、ZnIn_xSe_y、Zn_1-xMg_xO、Zn(Se,OH)、Zn(S,O,OH)、ZnMgO中的一种。

优选地，所述Zn基化合物Zn(S,O)缓冲层中S与Zn的原子比大于等于0.5，且小于等于0.6。

优选地，所述Zn基化合物Zn(S,O)缓冲层中的各元素的原子比例分别为Zn:45％-50％，S:25％-30％，O:22％-26％。

优选地，所述缓冲层薄膜中的各元素的原子比例为Zn:S:O＝48:28:24。