[發明專利]一種太陽能電池及其緩沖層和制備方法

有效

• 申請號: 201910345516.2
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110061087B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 張準;王磊
• 申請（專利權）人: 圣暉萊南京能源科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0749
• 分類號: H01L31/0749;H01L31/18;H01L31/0224;H01L31/048
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 叢洪杰;和歡慶

本發明涉及一種太陽能電池及其緩沖層和制備方法，屬于太陽能電池薄膜材料技術領域，解決了現有技術中使用現有無鎘材料作為緩沖層的太陽能電池的轉換效率低于具有硫化鎘緩沖層的太陽能電池的轉換效率，并且現有無鎘材料制成的太陽能電池緩沖層厚度較厚的問題。太陽能電池的緩沖層包括硒化銦層和硫化銦層，硒化銦層位于靠近光吸收層的一側，硫化銦層和硒化銦層均含有鈉。制備方法包括以下步驟：將沉積有背面電極層和光吸收層的基板依次經過第一靶材組件和第二靶材組件，采用磁控濺射工藝在光吸收層上依次形成硒化銦層和硫化銦層。本發明的緩沖層中摻雜鈉可以用于改善太陽能電池的性能。

技術領域

本發明涉及節能環保、清潔能源技術，具體為太陽能電池薄膜材料技術領域，尤其涉及一種太陽能電池及其緩沖層和制備方法。

背景技術

煤炭等常規能源在發電過程中會產生嚴重的環境污染，隨著全球氣候變暖、生態環境惡化和常規能源的短缺，為了節能環保，越來越多的國家開始大力開發新能源。太陽能是清潔的新能源，因此，各國都在大力發展太陽能利用技術。利用太陽能光伏發電具有零排放、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。

銅銦鎵硒化合物材料是具有黃銅礦結構的化合物半導體材料，其為直接帶隙材料，能吸收波長范圍較大的太陽光，且具有自調變自身組成以形成p-n結的特性，是公認的作為太陽能電池吸收層的最佳材料之一。

銅銦鎵硒薄膜太陽能電池通常包括基板、背面電極層、光吸收層、緩沖層和導電層。緩沖層的作用是在光吸收層和導電層之間形成合適的帶隙，減少載流子在界面處的復合，提高短路電流。

為了產生良好的電池效率，現有技術中通常選擇硫化鎘(CdS)作為緩沖層的膜材料。但硫化鎘緩沖層在生產過程中會帶來環境污染和潛在的危險。現有技術中也有嘗試使用氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅、硫化銦等替代硫化鎘來制作緩沖層，但是使用上述膜材料作為緩沖層的太陽能電池的轉換效率低于具有硫化鎘緩沖層的太陽能電池的轉換效率。并且，為了使電池具有較高的光電轉換效率，使用氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅、硫化銦得到的緩沖層膜材料的厚度明顯大于硫化鎘緩沖層膜材料。因此，亟需一種新的緩沖層膜材料在提高太陽能電池的光電轉換效率的同時，又不會增加薄膜太陽能電池的厚度。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種太陽能電池及其緩沖層和制備方法，至少能夠解決以下技術問題之一：(1)使用現有無鎘材料作為緩沖層的太陽能電池的轉換效率低于具有硫化鎘緩沖層的太陽能電池的轉換效率；(2)現有無鎘材料制成的太陽能電池緩沖層厚度較厚。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

首先，本發明公開了一種太陽能電池緩沖層，包括硒化銦層和硫化銦層，硒化銦層位于靠近光吸收層的一側，硫化銦層和硒化銦層均含有鈉。

其次，本發明還公開一種太陽能電池緩沖層的制備方法，包括以下步驟：將沉積有背面電極層和光吸收層的基板依次經過第一靶材組件和第二靶材組件，采用磁控濺射工藝在光吸收層上依次形成硒化銦層和硫化銦層。

進一步，該制備方法包括如下步驟：

步驟1：將鈉源和硒化銦源置于成膜區，調節鈉源和硒化銦源對應的磁場強度，將沉積有背面電極層和光吸收層的基板傳送經過第一靶材組件，得到硒化銦層；

步驟2：將鈉源和硫化銦源置于成膜區，調節鈉源和硫化銦源對應的磁場強度，將沉積有背面電極層、光吸收層和硒化銦層的基板傳送經過第二靶材組件，得到硫化銦層。

再次，本發明還公開了一種薄膜太陽能電池，包括依次層疊的基板、背面電極層、光吸收層、緩沖層和表面電極層。