[发明专利]铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法

说明书

本发明提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法。所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件包括多个电池块，电池块自下而上依次包括基底、背电极层、铜铟镓硒层、缓冲层、前电极层及金属栅极，金属栅极将多个电池块串接。相较于现有技术，本发明可以显著增加电池的导电效果，有助于提升透光度。此外，本发明的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件可以增加电池在各光波段的吸收，降低电池的串联电阻，从而可以增加FF和Voc，有助于提高电池性能，尤其是有助于提高电池的光电转换效率。本发明的铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件还具有电池初始性能佳、长期稳定性好等优点。本发明的制备方法简单，工艺过程易于控制，有利于提高生产良率、降低生产成本。

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，特别是涉及一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法。

背景技术

铜铟镓硒(CuInGaSe₂，简称CIGS)薄膜太阳能电池是一种能够将光能转换成电能的器件，其基本结构包括p型CIGS和n型CdS/In₂S₃半导体材料相互接触后形成的pn异质结，其中pn结的内建电场的方向是由n型半导体指向P型半导体。铜铟镓硒电池光吸收系数高，目前已有产业化利用的成功先例；弱光特性好，光电转化效率高，最高转换效率可达22.6％。铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件效率发展具有可持续性，同时产品性能佳，比如温度系数小、弱光效应明显和无衰减；另外，其生产制备工艺绿色环保，颜色丰富，非常适合应用于光伏建筑一体化(BIPV)。

传统的铜铟镓硒电池制备过程中，前电极层采用单一的透明导电氧化物(Transparent Conductive Oxide，简称TCO)层。透明导电氧化物的功能要求为高导电性、太阳光光谱区高透射率以及化学性能的相对稳定。应用在薄膜电池中的本征ZnO是不导电的，需掺杂其他元素实现导电。当前进一步改善TCO的性能存在以下问题：一是生产成本高，设备投入量大；二是生产工艺繁琐，有待进一步改善；三是国内的规模化生产发展不足，而且主要的镀膜设备基本依靠进口。这导致铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的性能，尤其是导致其光电转换率的进一步提升存在困难，不利于其大规模的推广应用。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件及其制备方法，用于解决现有技术中因采用单一的透明导电氧化物层作为前电极层，因透明导电氧化物的性能改善难度大，导致铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的性能，尤其是导致电池组件的光电转换效率难以进一步提升，不利于大规模的推广应用等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件，所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件包括多个电池块，所述电池块自下而上依次包括基底、背电极层、铜铟镓硒层、缓冲层、前电极层及金属栅极，所述金属栅极将所述多个电池块串接。

可选地，所述基底的材料包括不锈钢和玻璃中的一种或两种。

可选地，所述背电极层包括钼层，所述钼层的厚度为220～1500nm。

可选地，所述铜铟镓硒层的厚度为1500～2500nm。

可选地，所述缓冲层的材料包括硫化镉、硫化锌和硫化铟中的一种或多种，所述缓冲层的厚度为50～950nm。

可选地，所述前电极层的材料包括掺铝氧化锌、掺镁氧化锌和掺硼氧化锆中的一种或多种，所述前电极层的厚度为50～500nm。

可选地，所述金属栅极的厚度为10～150nm，所述金属栅极的材料包括银、铜和铝中的一种或多种。

本发明还提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法，所述制备方法包括步骤：

提供基底；

于所述基底的表面形成背电极层；

将所述背电极层分割成多个独立的电池块区域；