[发明专利]一种太阳能电池及其缓冲层和制备方法

说明书

本发明涉及一种太阳能电池及其缓冲层和制备方法，属于太阳能电池薄膜材料技术领域，解决了现有技术中使用现有无镉材料作为缓冲层的太阳能电池的转换效率低于具有硫化镉缓冲层的太阳能电池的转换效率，并且现有无镉材料制成的太阳能电池缓冲层厚度较厚的问题。太阳能电池的缓冲层包括硒化铟层和硫化铟层，硒化铟层位于靠近光吸收层的一侧，硫化铟层和硒化铟层均含有钠。制备方法包括以下步骤：将沉积有背面电极层和光吸收层的基板依次经过第一靶材组件和第二靶材组件，采用磁控溅射工艺在光吸收层上依次形成硒化铟层和硫化铟层。本发明的缓冲层中掺杂钠可以用于改善太阳能电池的性能。

技术领域

本发明涉及节能环保、清洁能源技术，具体为太阳能电池薄膜材料技术领域，尤其涉及一种太阳能电池及其缓冲层和制备方法。

背景技术

煤炭等常规能源在发电过程中会产生严重的环境污染，随着全球气候变暖、生态环境恶化和常规能源的短缺，为了节能环保，越来越多的国家开始大力开发新能源。太阳能是清洁的新能源，因此，各国都在大力发展太阳能利用技术。利用太阳能光伏发电具有零排放、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。

铜铟镓硒化合物材料是具有黄铜矿结构的化合物半导体材料，其为直接带隙材料，能吸收波长范围较大的太阳光，且具有自调变自身组成以形成p-n结的特性，是公认的作为太阳能电池吸收层的最佳材料之一。

铜铟镓硒薄膜太阳能电池通常包括基板、背面电极层、光吸收层、缓冲层和导电层。缓冲层的作用是在光吸收层和导电层之间形成合适的带隙，减少载流子在界面处的复合，提高短路电流。

为了产生良好的电池效率，现有技术中通常选择硫化镉(CdS)作为缓冲层的膜材料。但硫化镉缓冲层在生产过程中会带来环境污染和潜在的危险。现有技术中也有尝试使用氧化锌、硫化锌、硒化锌、硫化铟等替代硫化镉来制作缓冲层，但是使用上述膜材料作为缓冲层的太阳能电池的转换效率低于具有硫化镉缓冲层的太阳能电池的转换效率。并且，为了使电池具有较高的光电转换效率，使用氧化锌、硫化锌、硒化锌、硫化铟得到的缓冲层膜材料的厚度明显大于硫化镉缓冲层膜材料。因此，亟需一种新的缓冲层膜材料在提高太阳能电池的光电转换效率的同时，又不会增加薄膜太阳能电池的厚度。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种太阳能电池及其缓冲层和制备方法，至少能够解决以下技术问题之一：(1)使用现有无镉材料作为缓冲层的太阳能电池的转换效率低于具有硫化镉缓冲层的太阳能电池的转换效率；(2)现有无镉材料制成的太阳能电池缓冲层厚度较厚。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

首先，本发明公开了一种太阳能电池缓冲层，包括硒化铟层和硫化铟层，硒化铟层位于靠近光吸收层的一侧，硫化铟层和硒化铟层均含有钠。

其次，本发明还公开一种太阳能电池缓冲层的制备方法，包括以下步骤：将沉积有背面电极层和光吸收层的基板依次经过第一靶材组件和第二靶材组件，采用磁控溅射工艺在光吸收层上依次形成硒化铟层和硫化铟层。

进一步，该制备方法包括如下步骤：

步骤1：将钠源和硒化铟源置于成膜区，调节钠源和硒化铟源对应的磁场强度，将沉积有背面电极层和光吸收层的基板传送经过第一靶材组件，得到硒化铟层；

步骤2：将钠源和硫化铟源置于成膜区，调节钠源和硫化铟源对应的磁场强度，将沉积有背面电极层、光吸收层和硒化铟层的基板传送经过第二靶材组件，得到硫化铟层。

再次，本发明还公开了一种薄膜太阳能电池，包括依次层叠的基板、背面电极层、光吸收层、缓冲层和表面电极层。