[發明專利]一種疊層太陽能電池的制備方法及其結構

有效

• 申請號: 201410758787.8
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN105742402B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 韓安軍;張慶釗;彭東陽;顧世海;李琳琳
• 申請（專利權）人: 北京漢能創昱科技有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/02;H01L31/078
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司11250
• 代理人: 彭秀麗,尹學清

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，具體涉及一種疊層太陽能電池的制備方法及其結構，可充分利用光能，提高太陽能電池的轉換效率。

背景技術

隨著經濟社會的發展，人們對能源的需求也與日俱增。由于常規化石能源儲量有限，污染環境。因此，發展利用新的清潔能源就成為解決常規能源匱乏、環境污染的唯一途徑。由于太陽能取之不盡用之不竭，清潔無污染，是未來最理想最可持續的可再生能源。太陽能電池直接將光能轉變為電能，是太陽能利用的一種重要方式。

現代真正意義上的太陽電池起始于1954年美國貝爾實驗室，從發現單晶硅PN結光伏效應，到單晶硅電池的效率達到6％，只用了不到一年的時間，開創了太陽電池的新紀元。經歷了半個世紀的發展，目前單晶硅電池的轉換效率已經達到25％，多晶硅電池的轉換效率為20.4％，并且技術成熟，已開始大規模量產，如晶體硅太陽電池能占據了光伏市場的80％以上。銅銦鎵硒薄膜太陽能電池具有高光吸收系數、高轉化效率、可調的禁帶寬度、高穩定性、較強的抗輻射能力等優點，目前轉換效率已經超過多晶硅電池，達到21.7％，并仍在不斷獲得新突破，是一種非常有發展潛力的薄膜太陽電池。銅銦鎵硒薄膜電池和單晶硅電池這兩種太陽能電池吸收層的禁帶寬度不同，對太陽光的波長利用范圍存在差別。若只是單結太陽能電池，不但無法充分利用太陽光，還造成電池轉換效率很難進一步提升。

發明內容

為此，本發明為了有效利用不同波長的太陽光，提高太陽能電池轉換效率，本發明提供了一種疊層太陽能電池的制備方法及其結構。

所采用技術方案如下所述：

一方面，本發明提供了一種疊層太陽能電池的制備方法，具體包括如下步驟：

步驟一、采用P型單晶硅片制備太陽能電池；

步驟二、在襯底上制備背電極層；

步驟三、在背電極層上制備犧牲層；

步驟四、在犧牲層上制備CIGS薄膜太陽能電池；

步驟五，采用熱蒸發或濺射的方法，分別在單晶硅電池的P型硅層和CIGS薄膜太陽能電池的窗口層上沉積金屬鍵合層；

步驟六，將制備好的單晶硅電池上的金屬鍵合層與CIGS薄膜太陽能電池上的金屬鍵合層進行金屬鍵合；

步驟七、將鍵合后的單晶硅/CIGS疊層電池在常溫下進行所述襯底和背電極層的剝離；

步驟八、在單晶硅電池的N+硅層上沉積金屬電極；

步驟九、在CIGS薄膜太陽能電池表面制備柵線電極；

步驟十、采用蒸發法在疊層電池的上表面制備抗反射層，即得單晶硅/CIGS疊層太陽能電池。

所述步驟三中的犧牲層為NaF層。

所述步驟五中的金屬鍵合層為厚度0.1nm-10nm的金錫合金層。

所述步驟六中的將制備好的單晶硅電池上的金屬鍵合層與CIGS薄膜太陽能電池上的金屬鍵合層進行金屬鍵合，其具體方法是：

在氮氣環境下，將制備好的單晶硅電池的金屬鍵合層與CIGS薄膜太陽能電池上的金屬鍵合層進行對準，在壓力5-50000N，加熱300℃-500℃下，保持10min-120min，使單晶硅電池與CIGS薄膜太陽能電池通過金 屬鍵合層進行金屬鍵合。

步驟七中的將鍵合后的單晶硅/CIGS疊層電池在常溫下進行剝離，其具體方法是：將鍵合后的單晶硅/CIGS疊層電池在常溫下進行機械剝離或浸入水中溶解犧牲層，使CIGS薄膜太陽能電池在犧牲層處與背電極層分離。

另一方面，本發明還提供了一種疊層太陽能電池，依次包括底電池、金屬鍵合層、頂電池和電極，其特征在于，所述底電池為單晶硅電池，所述頂電池為銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池，所述金屬鍵合層設置于所述頂電池與所述底電池之間。

所述的金屬鍵合層為金錫合金層，其厚度為0.1～10nm。

所述的金錫合金層的厚度為5nm。

所述的銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池包括CIGS吸收層、CdS緩沖層和窗口層，所述單晶硅電池包括P型硅層和N+硅層，所述金錫合金層與所述單晶硅電池的P型硅層及銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池的窗口層相結合。

所述窗口層包括本征窗口層和導電窗口層，所述本征窗口層厚度為30nm～100nm，所述導電窗口層厚度為200nm-1500nm。

本發明相對于現有技術具有如下有益效果：