[發明專利]一種薄膜太陽能電池的制備方法及其制備裝置

有效

• 申請號: 201811004524.2
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN110931591B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 白安琪
• 申請（專利權）人: 鴻翌科技有限公司
• 主分類號: H01L31/054
• 分類號: H01L31/054;H01L31/0445;H01L31/0216;H01L31/0236
• 代理公司: 北京華夏泰和知識產權代理有限公司 11662
• 代理人: 李雪

本發明涉及一種薄膜太陽能電池的制備方法及其制備裝置。該制備方法包括在薄膜太陽能電池的窗口層表面利用電化學沉積法制備納米結構陣列層。該制備裝置包括儲液池，儲液池內存儲有電解液；電池傳遞裝置，用于將薄膜太陽能電池以窗口層朝下并浸潤在電解液中的狀態下以預定的速度穿過儲液池；電化學工作站，電化學工作站位于儲液池的上方。本發明通過卷對卷式電化學沉積工藝在薄膜太陽能電池的窗口層制備納米結構陣列，利用亞波長尺寸的納米結構形成蛾眼效應，在窗口層和空氣界面形成漸變折射率，有效抑制電池表面入射光的反射，增大光吸收，提高薄膜太陽能電池的光電轉換效率；同時卷對卷式的工藝流程可以直接整合到現有產線中，實現在線連續生產。

技術領域

本發明涉及薄膜太陽能電池技術領域，具體涉及一種薄膜太陽能電池的制備方法及其制備裝置。

背景技術

目前現有的在柔性襯底上制備的CIGS薄膜電池(CIGS：銅銦鎵硒)的典型工藝為，先在柔性襯底上通過磁控濺射工藝制備一層均勻的Mo薄膜層(Mo：鉬)作為背電極，Mo薄膜層的厚度為500nm左右；在Mo薄膜層上通過四元共蒸發法，或磁控濺射法制備CIGS四元化合物吸收層，吸收層的厚度為1.5μm左右；在吸收層之上再依次用化學水浴法或濺射法等制備緩沖層、用磁控濺射法制備高阻層和TCO窗口層(TCO：透明導電氧化物)，最后制備柵線電極。所有步驟的制備工藝都是在卷對卷的制備設備上實現的。

提升電池光電轉換效率一直是推動太陽能電池技術和產業發展的主要核心。入射光損失是電池光電轉換效率損耗的主要機制之一，現有的制備柔性CIGS薄膜太陽能電池的工藝中，在TCO窗口層表面不使用或使用一層單層體材料薄膜(如MgF₂,CaF₂,SiN等)作為減反射層。不使用減反射層的缺點是在TCO窗口層表面與空氣存在折射率陡變，導致部分入射光無法進入電池內部而損失掉；使用單層體材料薄膜作為減反射層的缺點有如下四點：(1)作為減反射層的材料與窗口層材料通常為不同材料，因此存在熱膨脹失配等問題；(2)減反射層材料需要具有特定折射率才能發揮減反射效果，因此對材料的選擇很有限；(3)減反射層只對特定波長、特定角度的入射光有效，因此其減反效果有局限性；(4)減反射制備工藝沒有實現卷對卷式生產，因此無法整合到現有的產線中。

現有技術中，中國專利CN103668376B公開了一種卷對卷制作電極材料的方法，其將卷對卷的制作工藝與電化學沉積過程相結合來制作電極材料，但是該專利并沒有涉及減反射層結構的改進。

發明內容

本發明旨在提供一種薄膜太陽能電池的制備方法及其制備裝置，通過在卷對卷的薄膜電池制備工藝基礎上，利用卷對卷式電化學沉積工藝在薄膜太陽能電池的窗口層制備納米結構陣列，利用亞波長尺寸的納米結構形成蛾眼效應，在窗口層和空氣界面形成漸變折射率，有效抑制電池表面入射光的反射，增大光吸收，提高薄膜太陽能電池的光電轉換效率；同時卷對卷式的工藝流程可以直接整合到現有產線中，實現在線連續生產。

本發明的第一方面是提供一種所述的薄膜太陽能電池的制備方法，其包括：在窗口層的表面利用電化學沉積法制備納米結構陣列層。

在一些實施方案中，所述的制備納米結構陣列層的工藝流程包括：以含金屬離子的溶液為電解液，通過卷對卷工藝在薄膜太陽能電池的窗口層表面連續沉積納米結構陣列層。

在進一步地實施方案中，所述含金屬離子的溶液中的金屬離子選自鋅離子或鋁離子。

在另一些實施方案中，所述的制備納米結構陣列層的工藝流程包括：

步驟一、配制含金屬離子的溶液作為電解液，攪拌使溶液混合均勻并加熱；

步驟二、將薄膜太陽能電池卷軸放卷，使平展的電池窗口層朝下，浸潤在電解液表面，并以預定的速度向前移動；同時在電池和電解液中施加電壓，從而在電池的窗口層表面沉積納米結構陣列層。

在進一步地實施方案中，在步驟二中，電池背面設置有加熱裝置，加熱溫度保持與電解液溫度相同。