[實用新型]一種CIGS基薄膜太陽能電池

有效

• 申請號: 201520140537.8
• 申請日: 2015-03-12
• 公開（公告）號: CN204441296U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 李藝明;田宏波
• 申請（專利權）人: 廈門神科太陽能有限公司
• 主分類號: H01L31/0392
• 分類號: H01L31/0392
• 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

本實用新型涉及薄膜太陽能電池技術領域，特別是一種具有黃銅礦結構的銅銦鎵硒(硫)薄膜太陽能電池。

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，目前實驗室的轉化率已超過20％。

傳統的CIGS基薄膜太陽能電池的結構依次為：基底、Mo背電極層、CIGS光吸收層、CdS緩沖層、本征ZnO層、AZO透明導電窗口層?，F在業界大部分都是使用CdS作為CIGS基薄膜太陽能電池的緩沖層，為了使電池獲得較高的開路電壓，一般CdS膜的厚度至少要為50nm以上，而較厚的CdS膜的生成必然產生更多的含鎘廢水，對含鎘廢水的處理就增加了制造成本，同時CdS膜較厚時會使薄膜電池的短路電流降低。若將CdS緩沖層的厚度減薄，可增加短路電流，同時開路電壓也降低，也會增加電池的內部泄漏，這將使電池的轉換效率降低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種CIGS基薄膜太陽能電池，該電池在制作過程可減少含鎘廢水的產生量，同時可增加電池的短路電流、開路電壓、提高電池的填充因子和減少電池的內部泄漏，從而提高電池的轉換效率。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：一種CIGS基薄膜太陽能電池，包括一襯底，覆蓋襯底表面的背電極層，覆蓋背電極層的具有黃銅礦結構的光吸收層，覆蓋光吸收層的CdS：Mg緩沖層，覆蓋CdS：Mg緩沖層的本征氧化鋅膜層，覆蓋本征氧化鋅膜層的具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層，覆蓋摻雜氧化鋅膜層的透明導電窗口層。在制作電池組件過程有三道刻劃工序，分別為P1、P2和P3刻劃，從而使組件的各個小電池串聯起來。

所述的本征氧化鋅膜層的電阻率不小于0.08Ωcm；所述的具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層，其電阻率不小于0.08Ωcm，同時不大于95Ωcm，該摻雜氧化鋅膜層為氧化鋅摻雜有B、Al、Ga或In中的至少一種元素，為現有技術；所述的摻雜氧化鋅膜層的電阻率要小于本征氧化鋅膜層的電阻率。所述的本征氧化鋅膜層和摻雜氧化鋅膜層可采用化學氣相沉積、真空磁控濺射沉積或金屬有機化學氣相沉積等。

所述的襯底可為玻璃、聚酰亞胺板、鋁薄板或不銹鋼板中的一種。所述的背電極層為Mo層、Ti層、Cr層或Cu層。所述的光吸收層為銅銦鎵硒、銅銦鎵硫、銅銦鎵硒硫、銅銦鋁硒、銅銦鋁硫、銅銦硫或銅銦硒。所述的透明導電窗口層選用ITO、AZO、GZO、IZO、FTO、ATO中的一種或幾種透明導電膜。

所述的CdS：Mg緩沖層為現有技術，其厚度小于40nm，優選的厚度小于30nm，更優選的厚度小于20nm。

所述在透明導電窗口層上可沉積減反射膜層，該減反射膜層可由一個膜層或多個膜層組成；在襯底和背電極層之間可插入一層阻擋襯底元素擴散的阻擋層，該阻擋層可為由硅、鋯和鈦中的至少一種元素與鉬組成的至少兩種元素的氧化物、氮化物或氮氧化物組成。

本實用新型通過在CIGS基薄膜電池的光吸收層上沉積較薄的CdS：Mg緩沖層，在CdS：Mg緩沖層上沉積本征氧化鋅膜層，在本征氧化鋅膜層上沉積具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層，可使電池在制作過程減少含鎘廢水的產生量，降低制造成本，同時可增加電池的短路電流、開路電壓、提高電池的填充因子和減少電池的內部泄漏，從而提高電池的轉換效率。

附圖說明

圖1為本實用新型的薄膜電池的結構示意圖。

圖2為本實用新型的薄膜電池的另一結構示意圖。

圖中，1-襯底?2-阻擋層?3-背電極層?4-光吸收層?5-CdS：Mg緩沖層?6-本征氧化鋅膜層?7-摻雜氧化鋅膜層?8-透明導電窗口層?9-減反射膜層

具體實施方式

下面結合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。