[发明专利]吸收层结构、薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种吸收层组件、薄膜太阳能电池及其制备方法。该吸收层结构至少包括第一吸收层和第二吸收层，所述第一吸收层叠设在所述第二吸收层上；所述第一吸收层的带隙大于所述第二吸收层的带隙。采用两种不同带隙的吸收层，宽带隙吸收层具有高的开路电压，窄带隙吸收层能保证较高的短路电流密度，最终提升了薄膜太阳能电池的光电转换效率。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，具体涉及一种吸收层结构、薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

现有的铜铟镓硒(Cu(InGa)Se₂，CIGS)薄膜太阳能电池的器件结构，从下到上依次为钼金属电极、CIGS吸收层、硫化镉缓冲层和氧化锌/掺Al氧化锌(i-ZnO/ZnO:Al)窗口层。

该太阳能电池的开路电压(Voc)，通常由电池器件中的CIGS吸收层的带隙决定，根据开路电压的计算公式

其中，V_oc代表开路电压，q为电子电量，E_g为吸收层的带隙宽度，k为玻尔兹曼常数，T为温度，I_ph代表光生电流，I_s0代表饱和电流。

由上述计算公式可以看出，太阳能电池的吸收层带隙越大(即E_g越大)则开路电压越大。带隙较大的吸收层有利于提高太阳电池的开路电压，但从短路电流密度(Jsc)的角度分析，大的吸收层带隙会导致器件因为无法吸收长波限以外的光子导致Jsc损失，而如果吸收层采用低的带隙宽度，又不能保证器件获得高的开路电压。所以目前的CIGS太阳电池的器件结构不能同时保证高的Voc和Jsc。对于太阳电池器件，Voc和Jsc是影响其光电转换效率的重要因素。

目前针对该问题，采用的技术方案是改变Se和S在CIGS吸收层表面与CIGS吸收层体内的含量，使CIGS吸收层与硫化镉缓冲层接触处S含量较高，使其具有较高的带隙，而CIGS吸收层体内的Se含量较高，带隙也较低，从而使太阳能电池期间同时具有较高的开路电压和短路电流密度。但由于S具有较高的扩散系数，通常在高温硫化后，S扩散进CIGS吸收层中最后形成均匀分布，或者在CIGS吸收层中S组分从表面到体内形成由高到低的线性缓变分布，不利于短路电流密度达到更高的水平。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种吸收层结构、薄膜太阳能电池及其制备方法，能够同时提高开路电压和短路电流密度。

为了解决上述问题，本发明提供一种吸收层结构，至少包括第一吸收层和第二吸收层，所述第一吸收层叠设在所述第二吸收层上；所述第一吸收层的带隙大于所述第二吸收层的带隙。

优选地，所述第二吸收层的材料包括Cu(InGa)Se₂，和/或，所述第一吸收层的材料包括Cu(InGa)S₂。

优选地，所述第二吸收层与所述第一吸收层的厚度比为3:1～7:1；优选为5:1。

根据本发明的另一方面，提供了一种薄膜太阳能电池，包括如上所述的吸收层结构。

优选地，所述薄膜太阳能电池还包括电极层，所述吸收层结构以所述第二吸收层与所述电极抵接方式制备在所述电极层上。

优选地，所述吸收层结构的厚度为1～1.5μm。

根据本发明的再一方面，提供了一种如上所述薄膜太阳能电池的制备方法，在所述第一吸收层的材料为Cu(InGa)S₂和所述第二吸收层的材料为Cu(InGa)Se₂时，所述薄膜太阳能电池的制备方法包括以下步骤：

①.在衬底上磁控溅射制出电极层；

②.在所述电极层上制备Cu(InGa)Se₂膜；