[發明專利]一種太陽能電池高透高導薄膜電極的制備方法

在審

• 申請號: 201811380335.5
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109494304A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 王育喬;印杰;盧明龍;孫岳明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01L51/42
• 分類號: H01L51/42;H01L51/44;C23C14/08;C23C14/35
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明提供了一種太陽能電池高透高導薄膜電極的制備方法，包括a.太陽能電池高透高導薄膜電極過渡層的制備：b.太陽能電池高透高導薄膜電極集流層的制備：c.通過引入不銹鋼網柵電極達到能量過濾的目的；d.由所述高透過渡層和高透高導集流層構成本發明的太陽能電池高透高導薄膜電極。此膜為復合雙層結構，有效解決透明電極制備過程中高溫對太陽能電池空穴傳輸材料的損傷難題，隨后用能量過濾磁控濺射的方法在高透過渡層表面濺射一層高透高導的集流層，增加電極的導電性。通過采用過渡/集流的雙層結構，鈣鈦礦?晶硅兩端疊層太陽電池光電轉換效率增加20％。

技術領域

本發明屬于可再生能源材料技術領域，特別涉及一種高透高導薄膜電極的制備。

背景技術

鈣鈦礦-晶硅兩端疊層太陽電池的理論極限效率高達42％以上，高于單晶硅太陽能電池33％的理論極限效率限制，但是在實際制備及運行過程中，由于熱和水分的影響，鈣鈦礦-晶硅兩端疊層太陽電池的商業化進程受到極大限制。在頂電池中，鈣鈦礦吸光層易受到水分侵蝕和有機陽離子的溢出的影響，構成鈣鈦礦材料的鹵化物腐蝕金屬電極，透明導電層的寄生損失等問題均有待解決。

由于在集成一體化的疊層結構電池制備過程中，直接在有機傳空穴輸層表面高溫處理(濺射等)會嚴重損傷空穴傳輸層的性能，加上鈣鈦礦層不耐高溫、頂部電極需要高度透明和高度導電等特點，普通的透明電極會造成大的寄生損失，最后導致器件性能退化。

在空穴傳輸層的頂部增加一層過渡層被認為是能夠減少透明電極沉積過程中給器件帶來的損傷的潛在辦法。現有的制備技術中，由于過渡層能與鈣鈦礦層發生反應，使得過渡層長期穩定性較差，加上已報到的增加過渡層的疊層太陽能電池開路電壓及填充因子都較低，并且過渡層的制備均需要較高的真空環境，使得制備工藝較為復雜。此外，現有的過渡層材料的種類較少，與理想的疊層器件結構不匹配，說明現有的技術仍不能解決在鈣鈦礦基太陽能電池中容易制備高透光性、高導電性的薄膜問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種太陽能電池高透高導薄膜電極的制備方法，克服高透高導電極現有缺陷，保護空穴傳輸層和鈣鈦礦層，解決鈣鈦礦/晶硅兩端疊層太陽電池透明電極制備過程中高溫對于對空穴傳輸材料的損傷，及長期穩定性差的問題。

技術方案：本發明的一種太陽能電池高透高導薄膜電極的制備方法包括以下步驟：

a.太陽能電池高透高導薄膜電極過渡層的制備：采用低溫低離子的真空蒸發鍍膜方法在鈣鈦礦-晶硅兩端疊層太陽能電池空穴傳輸層表面制備金屬氧化物高透過渡層，所述過渡層薄膜厚度為3-30nm；

b.太陽能電池高透高導薄膜電極集流層的制備：在已經制備好的高透過渡層表面，采用能量過濾磁控濺射的方法制備一層高透高導集流層，所述集流層厚度約為80-150nm；

c.通過引入不銹鋼網柵電極達到能量過濾的目的，不銹鋼網柵電極位于靶材和襯底之間，襯底和靶材間距為50-70mm，不銹鋼網柵電極與襯底間距控制為5-15mm；

d.由所述高透過渡層和高透高導集流層構成本發明的太陽能電池高透高導薄膜電極，厚度為83-180nm。

其中，

所述高透金屬氧化物過渡層薄膜的化學通式為MO_x，其中M為金屬，x的范圍為1-3。

所述金屬為Mo、Ni、Cu、V或W。

所述低溫低離子的真空蒸發鍍膜方法，真空蒸發操作溫度<150℃，蒸鍍速率為

所述能量過濾磁控濺射的制備方法，濺射功率40-150W，不銹鋼網柵電極孔尺寸為0.0324-0.25mm²。

所述制備方法具體為：

高透過渡層的制備：