[發明專利]薄膜、太陽能電池及其制備方法和裝置

有效

• 申請號: 202010328867.5
• 申請日: 2020-04-23
• 公開（公告）號: CN111430474B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 李宗雨;丘立安
• 申請（專利權）人: 成都先鋒材料有限公司
• 主分類號: H01L31/0216
• 分類號: H01L31/0216;H01L31/032;H01L31/0352;H01L31/0392;H01L31/18
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 付興奇

一種薄膜、太陽能電池及其制備方法和裝置，屬于太陽能電池領域。薄膜具有至少一個疊層單元，且每個疊層單元具有超晶格結構且包括疊置的下述層：銅銦鎵硒層；在銅銦鎵硒層之上的N型半導體層，所述N型半導體層的材質包括硫化鎘、硒化銦或硫化銦；在硫化鎘層之上的透明導電氧化物層。當超晶格薄膜具有兩個以上的疊層單元時，相鄰兩個疊層單元之間以銅銦鎵硒層與透明導電氧化物層相對貼合的歐姆接觸的方式疊置。該薄膜可以用于形成高光電轉換效率的太陽能電池。

技術領域

本申請涉及太陽能電池領域，具體而言，涉及一種薄膜、太陽能電池及其制備方法和裝置。

背景技術

銅銦鎵硒(Copper-Indium-Gallium-Selenide，簡稱CIGS)作為新一代的薄膜太陽能電池應用已經被研究和開發將近二十年之久。與其他的材料相比，銅銦鎵硒的主要特點在于對可見光和近紅外線有很高的吸收系數，而且該材料的能帶(band gap)可以根據這四元合金的原子之間的比例做相應的調節。這些優點使得CIGS是有廣泛應用潛力的薄膜太陽能電池材料。

提高CIGS薄膜太陽能電池的轉換效率，一直是該技術的核心關注點，因為它直接影響到該薄膜電池的應用成本和商業價值。

發明內容

有鑒于此，特提出本申請，以提高基于銅銦鎵硒的薄膜太陽能電池的光電轉換效率。

本申請是這樣實現的：

在第一方面，本申請實施例提供了一種薄膜，其具有至少一個疊層單元，且每個疊層單元具有超晶格結構且包括疊置的下述層：P型半導體層；N型半導體層；透明導電氧化物層。并且，當薄膜具有兩個以上的疊層單元時，相鄰兩個疊層單元之間以P型半導體層與透明導電氧化物層相對貼合的歐姆接觸的方式疊置。

一些可選的示例中，P型半導體層為銅銦鎵硒層；和/或，N型半導體層的材質包括硫化鎘、硒化銦或硫化銦。

一些可選的示例中，透明導電氧化物層對可見光和近紅外光是透明的；或者，透明導電氧化物層是摻雜鋁的氧化鋅層或者ITO。

一些可選的示例中，疊層單元包括下述任意一項或多項的厚度特性：銅銦鎵硒層的厚度為50納米至100納米；N型半導體層的厚度為30納米至50納米；透明導電氧化物層的厚度為40納米至80納米。

一些可選的示例中，銅銦鎵硒層具有如下述原子比例特性：CuIn_(1-x)Ga_xSe₂，其中x＝0.75～0.7；和/或，銅銦鎵硒層中，銅原子、銦原子、鎵原子以及硒原子的均勻分布，且滿足正態分布的3σ值小于5％。

在第二方面，本申請實施例提供了一種太陽能電池，其包括：襯底；形成于襯底之上的電極層；如前述的薄膜，其中的銅銦鎵硒層與電極層以層疊接觸的方式疊置。

一些可選的示例中，電極層為金屬層。可選地，金屬層包括鉬層；和/或，襯底包括塑料、玻璃或不銹鋼，可選地，襯底包括聚對苯二甲酸乙二醇酯。

在第三方面，本申請實施例提供了一種太陽能電池的方法，通過卷對卷多腔體濺射或連續多腔體濺射在襯底上制作電極層和薄膜。

一些可選的示例中，方法包括：

使被加熱的襯底依次通過電極靶材濺射區、一個多層超晶格薄膜濺射區、抗反射靶材濺射區，以分別對應地在襯底上逐層濺射電極層、一個多層超晶格薄膜、抗反射層。

在第四方面，本申請實施例提供了一種制作太陽能電池的裝置，包括：

對輥，具有間隔對置的第一輥和第二輥，用以在第一輥和第二輥的同步轉動下將卷繞在第一輥的襯底轉移至第二輥；

濺射室，設置于第一輥和第二輥之間；