[發明專利]一種薄膜太陽能電池及其制作方法

無效

• 申請號: 201310012874.4
• 申請日: 2013-01-14
• 公開（公告）號: CN103107217A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 王智浩;劉文;左強;孫堂友;官成鋼;徐智謀;趙彥立
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 方放

1.一種薄膜太陽能電池片，自下而上由襯底層、光吸收層和覆蓋層構成，其特征在于：

所述覆蓋層上表面或襯底層下表面隨機分布多個納米孔或多個納米柱，或者所述覆蓋層上表面和襯底層下表面均隨機分布多個納米孔或多個納米柱；

所述納米孔孔徑或納米柱柱徑為40nm～300nm，納米孔之間的孔距或納米柱之間的柱距為80nm～400nm；

所述多個納米孔或多個納米柱基于多孔氧化鋁的原始圖形，采用電感耦合等離子體反應離子刻蝕圖形轉移工藝而制得；或者結合納米壓印和電感耦合等離子體反應離子刻蝕圖形轉移工藝而制得。

2.權利要求1所述的薄膜太陽能電池片的第一種制作方法，其特征在于，順序包括下述步驟：

一.多孔氧化鋁膜制作步驟，包括下述子步驟：

(1.1)、一次氧化子步驟：

將純度超過99.999％的鋁片作為陽極，在電解液中氧化2小時～4小時，溫度為0℃～10℃，電壓40V～60V，得到氧化試樣；所述電解液為濃度0.1mol～0.5mol/L的草酸溶液；

(1.2)、去氧化層子步驟：

將所述氧化試樣浸泡在去氧化溶液中，時間2～4小時，溫度為50℃～60℃，得到去氧化試樣；所述去氧化溶液為等體積比的鉻酸溶液和磷酸溶液的混合液，鉻酸溶液質量濃度為1.5％～1.8％，磷酸溶液質量濃度為5％～6％；

(1.3)、二次氧化子步驟：

將所述去氧化試樣作為陽極，在電解液中氧化10min～30min，其余各參數與一次氧化子步驟相同，然后電壓以5％階梯遞減，每階梯維持1.5min～2.5min，直至電壓降至15V，得到二次氧化試樣；

(1.4)、擴孔子步驟：

將二次氧化試樣在擴孔溶液中浸泡1小時～2小時，得到多孔氧化鋁膜，其厚度為1.5微米～3.5微米，多孔氧化鋁膜正面平整光滑且具有隨機分布的納米孔，其背面具有粗糙的氧化鋁阻擋層；所述擴孔溶液為質量濃度8％～12％的磷酸溶液；

二.多孔氧化鋁膜加載步驟：

將多孔氧化鋁膜背面朝上移至薄膜太陽能電池片覆蓋層上表面或襯底層下表面后，立即在多孔氧化鋁膜背面滴加溶劑，使溶劑覆蓋多孔氧化鋁膜整個背面，所述溶劑為酒精、異丙醇或丙酮；

三.一次刻蝕步驟：

將負有多孔氧化鋁膜的薄膜太陽能電池片放在電感耦合等離子體反應離子刻蝕機中，用Ar氣作為反應氣體，去除所述多孔氧化鋁膜背面的氧化鋁阻擋層，得到通孔氧化鋁膜，再將通孔氧化鋁膜厚度減薄至300納米～800納米；Ar氣流量為25sccm～35sccm，電感耦合等離子功率為200W～400W，射頻功率為170W～220W，壓強為8mTorr～11mTorr，時間為10min～20min；

四.二次刻蝕步驟：

在電感耦合等離子體反應離子刻蝕機中，將所述通孔氧化鋁膜作為掩膜，對薄膜太陽能電池片覆蓋層上表面或襯底層下表面進行刻蝕，將所述通孔氧化鋁膜隨機分布的納米孔圖形轉移到薄膜太陽能電池片覆蓋層上表面或襯底層下表面上；刻蝕氣Cl₂和Ar流量分別為8sccm～12sccm和6sccm～10sccm，電感耦合等離子功率為200W～400W，射頻功率為150W～250W，壓強為5mTorr～10mTorr，刻蝕2min～4min得到100nm～300nm的孔深；

五.去除掩膜步驟：

將附有剩余掩膜的薄膜太陽能電池片在質量濃度8％～12％的磷酸溶液中浸泡5min～15min，去除剩余多孔氧化鋁掩膜，得到具有隨機分布多個納米孔的覆蓋層或襯底層的薄膜太陽能電池片。