[發明專利]一種CIGS基薄膜太陽能電池及其制造方法

有效

• 申請號: 201510362598.3
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN105140320B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 李藝明;田宏波;鄧國云
• 申請（專利權）人: 廈門神科太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/18
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 張松亭

技術領域

本發明涉及薄膜太陽能電池技術領域，更具體的，本發明提供一種CIGS基薄膜太陽能電池及其制備方法。

背景技術

隨著全球氣候變暖、生態環境惡化和常規能源的短缺，越來越多的國家開始大力發展太陽能利用技術。太陽能光伏發電是零排放的清潔能源，具有安全可靠、無噪音、無污染、資源取之不盡、建設周期短、使用壽命長等優勢，因而備受關注。銅銦鎵硒(CIGS)是一種直接帶隙的P型半導體材料，其吸收系數高達10⁵/cm，2um厚的銅銦鎵硒薄膜就可吸收90％以上的太陽光。CIGS薄膜的帶隙從1.04eV到1.67eV范圍內連續可調，可實現與太陽光譜的最佳匹配。銅銦鎵硒薄膜太陽電池作為新一代的薄膜電池具有成本低、性能穩定、抗輻射能力強、弱光也能發電等優點，其轉換效率在薄膜太陽能電池中是最高的，已超過20％的轉化率，因此日本、德國、美國等國家都投入巨資進行研究和產業化。

太陽能在環境上是清潔的并且從某種角度上已經成功，但是，在使其進入普通百姓的家庭之前，仍有許多問題有待解決。例如，單晶硅太陽能電池能夠將光能轉化為電能，然而，單晶硅材料是比較昂貴的。在使用薄膜技術制造太陽能電池時，也存在一些問題，如薄膜的可靠性較差，并且在傳統的環境應用中不能長時間使用，薄膜難以彼此有效的結合在一起等。

一般的CIGS基薄膜太陽能電池的基本構造是通過被稱為P1刻劃形成的分割槽來分割沉積在基板上的背電極層，進而通過被稱為P2刻劃以及P3刻劃形成的分割槽來分割在背電極層上制膜的CIGS基光吸收層、緩沖層以及透明導電窗口層，從而串聯連接多個電池單元而成的太陽能電池組件。

在制作CIGS基薄膜太陽電池的過程中，當采用對濺射沉積的金屬預制層經硒化熱處理或者先硒化后硫化熱處理形成光吸收層，或者采用共蒸發法形成銅銦鎵硒或銅銦鎵硒硫光吸收層，由于硒的擴散反應，在背電極層與光吸收層之間都會附帶形成MoSe₂薄膜層。由于形成的MoSe₂薄膜層的厚度較薄且其電阻率不夠大，在CIGS基薄膜太陽能電池中，在基于P1分割的相鄰的背電極層間，與經由光吸收層形成分路，由于受流過該分路的泄漏電流的影響，太陽能電池的轉換效率會降低。為解決上述問題，傳統的做法是通過加大P1刻劃線的寬度，使得相鄰的背電極層間的距離增加，以此來降低分路中的泄漏電流。

然而，通過加大P1刻劃線的寬度，使得相鄰的背電極層間的距離增加，以此來降低分路中的泄漏電流的方法將使電池的發電面積減小，結果將導致轉換效率的降低。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而完成的，其目的在于不用加大P1刻劃線的寬度就可降低泄漏電流，提高CIGS基薄膜太陽能電池的轉換效率。

為了達成上述目的，本發明提供了一種用于形成CIGS基薄膜太陽能電池的方法，其特征在于，所述方法依次包括：提供一基板；形成覆蓋所述基板的背電極層；接著進行P1刻劃；接著采用真空沉積法形成覆蓋所述背電極層的MoS_x(0<x≤2)或Mo(S_1-xSe_x)_y(0<x<1,0<y≤2)薄膜層；形成覆蓋所述MoS_x(0<x≤2)或Mo(S_1-xSe_x)_y(0<x<1,0<y≤2)薄膜層的光吸收層；形成覆蓋所述光吸收層的緩沖層；形成覆蓋所述緩沖層的具有高電阻率的氧化鋅膜層，所述具有高電阻率的氧化鋅膜層為本征氧化鋅膜層、具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層或它們的組合；所述具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層電阻率不小于0.08Ωcm，同時不大于95Ωcm。；接著進行P2刻劃；形成覆蓋所述具有高電阻率的氧化鋅膜層的透明導電窗口層；最后進行P3刻劃，以便形成由多個單元電池串聯而成的電池組件。