[發明專利]柔性太陽能電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201410246824.7
• 申請日: 2014-06-05
• 公開（公告）號: CN105226118B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 葉勤燕;梅軍;廖成;劉江;何緒林;劉煥明
• 申請（專利權）人: 中物院成都科學技術發展中心
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0264;H01L31/0224;H01L31/18
• 代理公司: 四川力久律師事務所51221
• 代理人: 曹晉玲,劉雪蓮

技術領域

本發明屬于太陽能電池技術領域，特別涉及一種柔性太陽能電池及其制備方法。

背景技術

隨著人類能源消耗的不斷增加，不可再生的能源如化石燃料的耗盡已是亟待解決的問題。化石能源消耗總量將于約2030年出現拐點，可再生能源的比重將不斷上升，其中，太陽能在未來能源結構中的比重將越來越大，保守估計這一比重于2100年會超過60％。太陽能是眾多可再生能源中最為豐富的能源，全球太陽光一小時的能量就相當于地球一年的能耗，遠遠高于風能、地熱、水電、海洋能、生物能等能源。

太陽電池的重要發展方向是多用途的柔性襯底太陽電池。與常規太陽電池以剛性材料(玻璃等)作為基底的區別在于，柔性太陽電池的基底材料是柔軟、可彎曲的金屬箔片或者有機高分子材料，例如不銹鋼箔、鋁箔、聚酰亞胺薄膜等。柔性太陽電池是一種高端的光伏產品，它具有如下明顯優勢：(1)電池組件可以彎曲，適用于非平面的安裝條件；(2)電池組件輕質，質量比功率高；(3)襯底材料消耗量小，成本低廉。

柔性太陽電池脫離了傳統的襯底材料玻璃，使其具備輕質可彎曲的特性，但同時也帶來了新的問題：柔性金屬襯底中大量存在的一些元素，比如Fe，容易在電池制備的高溫工藝中通過金屬電極向吸收層擴散，造成吸收層深能級摻雜，極大地影響電池的光電性能。而這種影響對于鈉鈣玻璃襯底是幾乎可以忽略的。因此，柔性太陽電池需要一層高度化學穩定的阻擋層，以防止類似于Fe的有害元素的擴散。

專利CN101268608A公開了一種具有傳導性阻擋層和具有鋁箔基底的光生伏打器件。該專利公開的阻擋層適用于鋁箔基底，而不適用于其他柔性基底，例如鉬箔基底、不銹鋼帶基底、導電銅帶等。原因在于，其他柔性基底的熱膨脹系數與鋁箔不同，因此適用于鋁箔的擴散阻擋層不能適應其他柔性基底，往往會導致擴散阻擋層與柔性基底的結合力不夠。

因此，在有效防止金屬襯底的雜質元素在高溫工藝中通過金屬電極向吸收層擴散的同時，進一步加強阻擋層與基底及第一電極層的結合力問題，尚需要進一步探索。

發明內容

本發明的主要目的是針對上述現有技術中存在的柔性太陽能電池的擴散阻擋層的阻擋效果和結合力不理想的問題，提供一種柔性太陽能電池及其制備方法，與此同時，本發明提供一種柔性太陽能電池擴散阻擋層。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

柔性太陽能電池，包括柔性基底和在柔性基底上依次形成的擴散阻擋層、第一電極層、吸收層、緩沖層、第二電極層、減反層和表面電極層，所述擴散阻擋層為三層或三層以上結構，所述擴散阻擋層的每一層任選由以下組制成：

A組：鋁、鉬、鈦、鎳、銅、鋯、鈮、鉻、釕、銠、鈀、鉭、鎢、銥、鋨、鉑、金或銀，或它們的合金；或

B組：硅的氮化物、氧化物或碳化物；或

C組：氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢或氮化鋯；

所述擴散阻擋層的厚度為10nm～3000nm。

本發明的柔性太陽能電池，選擇多層結構的擴散阻擋層，并甄選擴散阻擋層的組成，本發明獲得的柔性太陽能電池，其擴散阻擋層不僅能有效防止柔性基底的雜質元素進入吸收層，還能有效改善阻擋層與柔性基底和第一電極層的結合力。本發明的柔性太陽能電池，所述的柔性基底可以為現有技術已有的各種柔性基底，包括導電鉬箔、不銹鋼、聚酰亞胺箔等。

作為優選，前述的柔性太陽能電池，所述柔性基底為導電鉬箔。

作為優選，前述的柔性太陽能電池，所述第一電極層為鉬薄膜層。

作為優選，前述的柔性太陽能電池，所述擴散阻擋層為三層結構，包括靠近基底層、中間層和靠近第一電極層。本發明的柔性太陽能電池，擴散阻擋層通過優選三層結構，能夠有效阻擋基底，如鉬箔的雜質元素在太陽能電池高溫制備過程中向吸收層的擴散，從而減少這些雜質元素對吸收層的破壞，提高電池的性能，并且與此同時，能夠有效提高擴散阻擋層與柔性基底和第一電極層的結合力。

作為優選，前述的柔性太陽能電池，所述擴散阻擋層的中間層由氮化鈦、氮化鉭、氮化鎢或氮化鋯的任一種制成。通過優選中間層的前述組成，擴散阻擋層的阻擋作用有進一步提高。

作為優選，前述的柔性太陽能電池，所述擴散阻擋層的靠近基底層由鉬、鈦、鉻、氮化鈦或氮化鉭制成。通過前述優選，靠近基底層與鉬箔的結合力有效提高，且靠近基底層與中間層也能更好地結合。