[發明專利]一種超薄不銹鋼柔性襯底銅銦鎵硒太陽能電池背電極及其制備方法

在審

• 申請號: 202011509093.2
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112635584A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 王吉應;劉寬菲;馬林;任宇航
• 申請（專利權）人: 尚越光電科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/032;H01L31/18
• 代理公司: 杭州知見專利代理有限公司 33295
• 代理人: 趙越劍

本發明公開了一種超薄不銹鋼柔性襯底銅銦鎵硒太陽能電池背電極及其制備方法，包括超薄不銹鋼柔性襯底，其特征在于，超薄不銹鋼柔性襯底的正面上設有阻隔層，阻隔層上設有正面Mo薄膜，超薄不銹鋼柔性襯底的底面上設有背面Mo薄膜。本發明能夠顯著減少膜層與襯底之間的應力，增強襯底與膜層之間的結合力，有效抑制襯底卷曲以及背電極膜層的開裂、脫落。

技術領域

本發明涉及柔性太陽能電池生產技術領域，特別涉及一種超薄不銹鋼柔性襯底銅銦鎵硒太陽能電池背電極及其制備方法。

背景技術

銅銦鎵硒(Cu(In,Ga)Se₂，CIGS)薄膜太陽能電池具有吸收率高、光學帶隙可調、抗輻射能力強、弱光特性好、性能穩定、光電轉換率高以及制造成本低等優點，是一種具有廣闊發展前景的光伏材料。當前，在其優良性能和巨大市場需求背景下，已成為光伏電池的主流產品之一。

CIGS薄膜太陽能電池的典型結構主要包括襯底、背電極、吸收層、緩沖層、窗口層、柵電極和減反射層。其中，背電極薄膜的質量直接影響后續CIGS吸收層薄膜的生長及表面形貌，進而對電池器件的光學性能產生決定性的影響。背電極的作用主要包括以下四點：(1)與吸收層之間形成良好的歐姆接觸；(2)傳導電流；(3)連接襯底和吸收層；(4)阻止襯底元素雜質擴散進入吸收層。因此，高質量的背電極薄膜應該具備低電阻率、高附著力和良好阻隔特性。

相比于Pt、Au、Ag、Al、Cu等材料，Mo和Ni能與CIGS吸收層形成較好的歐姆接觸，同時Mo比Ni具有更好的高溫穩定性，因此Mo成為CIGS薄膜電池的首選背電極材料。Mo的熱膨脹系數為4.5×10^-6/K與CIGS的熱膨脹系數(8.0×10^-6/K)比較接近，但是與不銹鋼襯底的熱膨脹系數(﹥10×10^-6/K)的相差較大，在制備過程中背電極薄膜與襯底之間容易產生應力而致使襯底發生卷曲以及膜層開裂、脫落，且襯底越薄，這種現象越明顯(如圖1所示)。

襯底卷曲和膜層開裂、脫落對CIGS電池主要產生以下三種不利影響：

1、襯底卷曲不利于后續CIGS吸收層及其他功能層的制備，使鍍膜的均勻性變差。

2、襯底雜質容易在背電極膜層開裂、脫落處擴散進入吸收層，嚴重影響CIGS電池的性能。

3、背電極出現裂紋，破壞了其完整性，電極的電阻率會上升，同時也影響了電流的收集效率，使CIGS電池的串聯電阻增大和短路電流密度下降。

因此降低背電極膜層與襯底之間的應力，提高Mo膜與超薄襯底之間的附著力尤為重要。目前采用“兩步氣壓沉積法”(即高氣壓、低功率+低氣壓、高功率)制備雙層Mo薄膜，以實現背電極能夠同時具備高附著力和低電阻率，但是該方法主要適用于剛性襯底，且生產率較低。同時在高壓下Mo薄膜為多孔狀，表面粗糙度較大，后續低壓下Mo薄膜致密度和表面粗糙度均較差，不利于CIGS吸收層的制備，致使電池的成品率降低，增加生產成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超薄不銹鋼柔性襯底銅銦鎵硒太陽能電池背電極及其制備方法，采用在柔性襯底正反面同時沉積背電極膜層來減少膜層與襯底之間的應力，增強膜層與襯底之間結合力，有效抑制襯底卷曲以及背電極膜層的開裂、脫落。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種超薄不銹鋼柔性襯底銅銦鎵硒太陽能電池背電極，包括超薄不銹鋼柔性襯底，超薄不銹鋼柔性襯底的正面上設有阻隔層，阻隔層上設有正面Mo薄膜，超薄不銹鋼柔性襯底的底面上設有背面Mo薄膜。

本發明在不銹鋼襯底背面引入Mo薄膜，通過襯底正面和背面膜層與襯底間的應力相互抵消，降低膜層與襯底之間的應力，提高背電極膜層與襯底之間的附著力，有效抑制襯底卷曲以及背電極膜層的開裂、脫落。