[發(fā)明專利]柔性薄膜電池及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710684582.3
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107994079A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳騰
• 申請（專利權(quán)）人: 北京漢能光伏投資有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/054;H01L31/0236;H01L31/0392;H01L31/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性薄膜電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有陷光結(jié)構(gòu)的柔性薄膜電池及其制備方法。

背景技術(shù)

目前晶硅電池具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率，其部分歸功于晶硅可利用有效的工藝方法得到表面陷光結(jié)構(gòu)，例如單晶硅利用堿溶液在表面形成金字塔陷光結(jié)構(gòu)，多晶硅利用酸溶液在表面形成橢球狀陷光結(jié)構(gòu)，入射光在具有陷光結(jié)構(gòu)的表面可進(jìn)行二次反射吸收，從而有效的降低了入射光的反射率。而銅銦鎵硒(CIGS)等柔性薄膜電池由于其材料和工藝難度等原因，大部分的表面并沒有陷光結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，從而不利于入射光的高效利用，光電轉(zhuǎn)化效率亟需提高；有極少量的柔性薄膜電池雖在透明導(dǎo)電層上形成了陷光結(jié)構(gòu)，但由于透明導(dǎo)電層的厚度較小(300-800nm)，一方面使得陷光結(jié)構(gòu)的制備工藝復(fù)雜繁瑣，另一方面，由此得到的陷光結(jié)構(gòu)帶來的光利用率和光電轉(zhuǎn)化效率的提高均不明顯。因此，研發(fā)一種工藝簡單、又能夠明顯提高光利用率和光電轉(zhuǎn)化效率的柔性薄膜電池，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和市場應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，提供一種柔性薄膜電池及其制備方法，該柔性薄膜電池具有陷光結(jié)構(gòu)，可以提高入射光的利用率，且能夠有效提高柔性薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種柔性薄膜電池，該柔性薄膜電池包括柔性襯底和依次設(shè)置在所述柔性襯底上的背電極層、光吸收層、緩沖層、窗口層、導(dǎo)電層和上電極層，所述柔性襯底、所述背電極層、所述光吸收層、所述緩沖層、所述窗口層和所述導(dǎo)電層均具有陷光結(jié)構(gòu)。

第二方面，本發(fā)明提供了一種柔性薄膜電池的制備方法，該方法包括：

(1)在柔性襯底上制備陷光結(jié)構(gòu)；

(2)在步驟(1)得到的柔性襯底上依次形成背電極層、光吸收層、緩沖層、窗口層、導(dǎo)電層和上電極層。

本發(fā)明的具有陷光結(jié)構(gòu)的柔性薄膜電池可以提高入射光的利用率，且能夠有效提高柔性薄膜電池的光電轉(zhuǎn)換效率。具體地，本發(fā)明通過在柔性襯底上形成陷光結(jié)構(gòu)(對柔性襯底表面形貌進(jìn)行改進(jìn)，使其表面具有凸起和凹坑的形貌)，使得形成在柔性襯底上的各層(包括背電極層、光吸收層、緩沖層、窗口層和導(dǎo)電層)也均具有陷光結(jié)構(gòu)，即最終制備形成的柔性薄膜電池表面具有一定的凹凸陷光結(jié)構(gòu)，對入射光形成二次反射，兼?zhèn)湎莨庾饔煤捅砻鏀U(kuò)展作用，能夠有效增加光利用率，同時凹凸形貌也能增加電池的有效表面積，有利于提高光電轉(zhuǎn)換效率，從而獲得高效電池。

其中，與現(xiàn)有的不具備陷光結(jié)構(gòu)的柔性薄膜電池相比，本發(fā)明的具有陷光結(jié)構(gòu)的柔性薄膜電池的反射率降低了6-13％，光電轉(zhuǎn)換效率提高了0.5-3％，根據(jù)一種優(yōu)選的實(shí)施方式(控制位于柔性襯底上的多個凸起和/或凹坑的高度為3-8μm、柔性襯底上的多個凸起和/或凹坑的任意面與水平面所成銳角為60°-90°、柔性襯底上的多個凸起和/或凹坑的寬度為1-10μm、柔性襯底上的多個凸起的間隔為1-3μm，柔性襯底上的多個凹坑的間隔為1-3μm)，本發(fā)明的具有陷光結(jié)構(gòu)的柔性薄膜電池的反射率降低了10-13％，光電轉(zhuǎn)換效率提高了1.5-3％。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知，在現(xiàn)有柔性薄膜電池的基礎(chǔ)上，提高1％的光電轉(zhuǎn)換效率是很難實(shí)現(xiàn)的，也就是說，本發(fā)明的具有陷光結(jié)構(gòu)的柔性薄膜電池，在光電轉(zhuǎn)換效率上獲得了顯著提高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1制備得到的具有陷光結(jié)構(gòu)的不銹鋼襯底的軸測圖。

圖2是圖1所示的不銹鋼襯底沿A-A’方向的剖面示意圖。

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例1制備得到的具有陷光結(jié)構(gòu)的柔性薄膜電池的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖，其中箭頭表示光的反射路徑。

圖4是圖3所示的柔性薄膜電池沿B-B’方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中，上電極層在導(dǎo)電層上間隔分布。

圖5是本發(fā)明的實(shí)施例2制備得到的具有陷光結(jié)構(gòu)的鈦襯底的剖面示意圖。

圖6是本發(fā)明的實(shí)施例2制備得到的具有陷光結(jié)構(gòu)的柔性薄膜電池的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記

1為柔性襯底，2為鈦?zhàn)钃鯇樱?為背電極層，4為光吸收層，5為緩沖層，6為窗口層，7為導(dǎo)電層，8為上電極層。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本發(fā)明而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。