[發明專利]一種柔性CIGS太陽能電池的電極及制作方法

在審

• 申請號: 202010522133.0
• 申請日: 2020-06-10
• 公開（公告）號: CN111769165A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發明（設計）人: 徐曉華;黃顯藝;吳建清;李濤;盧海江
• 申請（專利權）人: 宣城開盛新能源科技有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 合肥東信智谷知識產權代理事務所(普通合伙) 34143
• 代理人: 李兵

本發明公開了一種柔性CIGS太陽能電池的電極，包括合金層，所述合金層的一側連接有鋁層。一種柔性CIGS太陽能電池的電極的制備方法，其特征在于，(1).取鍍好AZO膜層的CIGS電池片，使用激光在AZO層上刻劃出導線凹槽。(2).在刻畫好導線凹槽的電池頂部覆蓋掩膜版，掩膜版與導線凹槽對應位置鏤空；(3).隨后送入磁控濺射/蒸鍍工序進行物理氣相沉積，物理氣相沉積過程中鈦鋁合金中鈦的含量逐步遞減，理氣相沉積結束后取出電池后去掉掩膜版，得到通過物理氣相沉積電極的電池；(4).將電池上通過物理氣相沉積的電極與組件匯流條進行鍵合。采用復合過渡多膜層電極設計。在保證肖脫基勢壘較低的情況下有著較為匹配的熱膨脹系數。

技術領域

本發明屬于薄膜太陽能電池技術領域，特別涉及一種柔性CIGS太陽能電池的電極及制作方法。

背景技術

銅錮稼硒(CIGS)薄膜太陽能電池，具有層狀結構，吸收材料屬于I-III-VI族化合物。襯底一般采用玻璃，也可以采用柔性薄膜襯底。一般采用真空濺射、蒸發或者其它非真空的方法，分別沉積多層薄膜，形成P-N結構而構成光電轉換器件。從光入射層開始，各層分別為：金屬柵狀電極、減反射膜、窗口層(Zn0)、過渡層(CdS)、光吸收層(CIGS)、金屬背電極(Mo)、襯底。

目前CIGS電池的金屬柵狀電極技術按照制備方法來說分為兩種。一種是鍍膜制備電極，另一種是金屬線電極。鍍膜法制備頂電極的CIGS電池結構如圖5：

電極可用蒸鍍或者磁控濺射方法，在CIGS窗口層AZO上制備一層純金屬Al的柵狀電極。也有報道用純金屬Ni和Ag做電極的。用來將薄膜太陽能電池產生的電流收集起來。

另一種是金屬線作為頂電極，以Miasole柔性CIGS芯片為例。

如圖6市場上Miasole柔性組件頂電極示意圖

如圖所示，圖2中③使用的是金屬鎳包裹的銅線，將金屬線繞成設計好的柵狀電極后，加熱層壓到兩邊有粘合樹脂涂層的PET塑料薄膜上。然后將上述帶導線的塑料薄膜熱層壓至鍍好的CIGS薄膜電池上。導線接觸AZO層，便可收集CIGS電池中產生的光電流。

如上，分別介紹了兩種CIGS頂電極制備方法。

鍍膜法制備頂電極缺陷如下所述：

1.金屬電極和ZnO半導體之間不易形成歐姆接觸，有較高的肖脫基勢壘，電阻率高，影響電池效率。

2.由于熱膨脹系數差異，鍍膜法制備的頂電極在電池長期使用中容易斷路，導致電池失效。

3.電極尺寸設計問題，設計金屬電較極較窄則導致ZnO層接觸面積較小，導致電流收集面積小，不利與太陽能電池工作時光電流的收集并且容易斷路。設計電極寬則會影響陽光透過性，影響電池效率。

使用金屬線作CIGS頂電極，該方案較鍍膜制備頂電極較為可靠，不宜斷路導致電池失效。多用在柔性CIGS電池上。但仍有以下缺陷：

1.如鍍膜電極，存在較高的肖脫基勢壘。

2.金屬線和AZO層接觸面積更小，電流收集能力最差。

3.金屬線作電極繞制熱壓需要單獨設備，降低了設備集成度且制造方法繁瑣。

4.金屬線和PET層之間形成空腔，導致陽光透過PET和電極光強下降。具體示意圖如圖7。

發明內容

本發明針對上述現有技術的存在的問題，提供一種柔性CIGS太陽能電池的電極及制作方法。

本發明通過以下技術手段實現解決上述技術問題的：一種柔性CIGS太陽能電池的電極，包括合金層，所述合金層的一側連接有鋁層。

進一步的，所述合金層為鈦鋁合金層。