[發明專利]薄膜太陽能電池的絨面透明導電氧化物薄膜的制備方法

無效

• 申請號: 201210104462.9
• 申請日: 2012-04-11
• 公開（公告）號: CN102623569A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 賈海軍;賀天太;馮燕;張麗;朱紅兵;潘清濤;麥耀華
• 申請（專利權）人: 保定天威薄膜光伏有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18
• 代理公司: 唐山順誠專利事務所 13106
• 代理人: 于文順

技術領域???

本發明涉及一種薄膜太陽能電池的絨面透明導電氧化物薄膜的制備方法，制備大面積均勻且低成本絨面TCO薄膜，屬于薄膜太陽能電池技術領域。

背景技術

在全球氣候變暖、人類生態環境惡化、常規能源面臨短缺危險的形勢下，可持續發展戰略已被世界各國所接受。太陽能具有清潔、安全、資源充足、可再生等優點，是二十一世紀最重要的新能源之一，受到了各國政府的重視和支持，光伏產業以連續五年近48％的速度向前發展，由此使得光伏市場急劇擴大，光伏產品供不應求。光伏產品種類繁多，以硅基電池、銅銦鎵錫電池和碲化鎘電池為主。硅基電池包括單晶硅、多晶硅和薄膜硅電池。其中，薄膜硅太陽能電池具有弱光響應好、高溫效應好、受陰影影響小、年平均發電量高、能夠與建筑物完美結合等優點，而且生產所需原材料豐富、原材料消耗少，能量回收期短、生產過程對環境影響小、適于大批量生產等，因此受到廣泛關注。

薄膜太陽電池作為一個光學系統，要提高其對太陽光的利用率從而提高轉換效率，需要對電池組件各層光學薄膜進行合理設計。以薄膜硅太陽能電池為例，其基本結構一般包括：前玻璃、前電極透明導電氧化物（TCO）薄膜、硅薄膜光電轉換層、背電極透明導電薄膜、背反射層、封裝材料、背電極等。其中，前電極透明導電薄膜需要具備高光學透過率、高電導率以及對入射光有較強的散射能力，從而提高電池對光的吸收，增大光生電流，提高電池轉換效率。采用具有絨面織構的TCO薄膜作為薄膜硅太陽能電池的前電極，可以提高對入射光的散射能力、延長光在本征吸收層中的光程，從而提高電池對光的吸收，此為陷光效應。

背景技術實現TCO薄膜的絨面織構的方法有很多。目前，各研究機構對小面積（例如1×1cm²、5.2×5.2cm²、30×30cm²）絨面TCO薄膜樣品的制備方法進行了深入研究，多家企業也對大面積（1.1×1.3m²、2.3×2.5m²）絨面TCO薄膜產品的生產工藝技術進行了不斷改進與優化。主流技術有兩種：一種是采用沉積工藝直接生長出具有絨面織構的薄膜，另一種是采用沉積工藝獲得較平整的TCO薄膜再通過后處理（例如：濕法刻蝕）的方法來獲得所需的絨面織構。

在直接生長絨面薄膜的沉積工藝中，例如采用低壓化學氣相沉積（LPCVD）工藝，通常以DEZ和水為原材料沉積出ZnO薄膜，表面絨面織構在薄膜沉積過程中會自然形成，這種方法已被應用于大面積大規模生產中。不足之處在于，該工藝窗口較窄，要想獲得高霧度的薄膜，必須增加膜層厚度，而增加厚度又會導致透光率的降低，從而影響電池性能。同時由于原材料價格昂貴，維護頻率高等導致生產成本難以降低。與此相比，沉積加濕法刻蝕工藝中，利用磁控濺射可以獲得平整的TCO薄膜，再通過后續濕法刻蝕來制備絨面ZnO薄膜。與LPCVD工藝相比，此種工藝可以分別單獨調節薄膜的光學電學性質，工藝靈活。更重要的是可以在較薄的TCO薄膜上獲得高霧度的織構薄膜。根據改進的湯森薄膜（參考文獻：O.?Kluth,?G.?Sch?pe,?J.?Hüpkes,?C.?Agashe,?J.?Müller,?B.?Rech,?Thin?Solid?Films?442,?80?(2003)），要想獲得高霧度的薄膜，溫度和氣壓必須在合適的范圍內。磁控濺射大面積TCO薄膜即使電阻很均勻，在后續濕法刻蝕工藝中獲得非常均勻的霧度分布也并不容易，主要是由于薄膜自身結構在大面積范圍內上并不是完全一致。霧度分布的不均勻性可導致薄膜電池效率下降。另外薄膜沉積過程中使用高溫也對磁控濺射設備提出了更高的要求，再加上高能耗，勢必增加成本。

因此，沉積加刻蝕技術制備大面積絨面TCO透明導電薄膜中如何獲得均勻性良好的TCO薄膜并降低成本，是本領域亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種薄膜太陽能電池的絨面透明導電氧化物薄膜的制備方法，制備大面積均勻且低成本絨面TCO薄膜，制備方法與通常的薄膜太陽能電池組件生產線（硅基系列薄膜電池、碲化鎘系列薄膜電池、銅銦鎵硒系列薄膜電池、有機化合物材料系列薄膜電池等）兼容，解決背景技術存在的上述問題。