專利名稱：薄膜光伏電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜光伏電池領(lǐng)域。更具體來說，本發(fā)明涉及薄膜光伏電池堆及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，人們對(duì)薄膜光伏電池的興趣在持續(xù)升高。這種興趣的升高可能是由于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模制造的電池的轉(zhuǎn)化效率的改進(jìn)，人們預(yù)期相對(duì)于較老的較昂貴的晶體和多晶硅技術(shù)，可以顯著降低生產(chǎn)成本。用術(shù)語"薄膜"將此種太陽能電池與更常見的基于硅的電池區(qū)別開，后者使用較厚的硅晶片。盡管單晶硅電池仍然保持著超過20%的轉(zhuǎn)化效率的記錄，但是現(xiàn)有的制造的薄膜電池已經(jīng)接近該水平了。因此，薄膜電池的性能不再是限制其商業(yè)應(yīng)用的主要問題了。目前仍然存在的薄膜光伏電池大規(guī)模商業(yè)化的一個(gè)主要障礙在于成本。用于商業(yè)薄膜光伏電池吸收材料的主要選擇是多晶化合物半導(dǎo)體材料(即CdTe和 Cu (In, Ga) (S, Se)2)。常規(guī)的基于CdTe和Cu(ImGa) (S5Se)2的薄膜光伏電池具有疊層的多層結(jié)構(gòu)。這些薄膜光伏電池包括基片(例如玻璃)，在基片上形成了鉬后接觸件。在所述鉬后接觸件上形成了 CdTe或Cu (In，Ga) (S，Se)2的ρ-型半導(dǎo)體吸收層。在所述ρ型半導(dǎo)體吸收層上形成了 η-型半導(dǎo)體，緩沖層(例如CdQ。在所述緩沖層上形成了第二 η-型半導(dǎo)體(例如未摻雜的&10)，在所述第二 η-型半導(dǎo)體上形成了前接觸件(即透明的導(dǎo)電層(例如&ιΟ:Α1 或 In2O3: Sn))ο在制造包括CdTe和Cu(In，Ga) (S，Se)2吸收層的常規(guī)薄膜光伏電池的時(shí)候，通常以玻璃、金屬或聚合物基片開始。在所述基片上沉積鉬，形成底部導(dǎo)電層。通過濺射，然后進(jìn)行硒化，在鉬上沉積吸收層。接下來的步驟是通過化學(xué)浴或?yàn)R射沉積工藝來沉積CdS緩沖層，從而在吸收層和緩沖層之間形成p-n結(jié)。然后在所述CdS緩沖層上濺射沉積本征 (intrinsic) ZnO層。在最后的步驟中，在所述本征ZnO層上沉積摻雜Al的ZnO層。所述 Al摻雜的ZnO層形成光學(xué)透明的導(dǎo)電層。然后可以在Al摻雜的ZnO層上蒸發(fā)形成電極，以制造電接觸。當(dāng)陽光照射在電池上的時(shí)候，在底部和頂部電極之間產(chǎn)生電壓，由此可以從電池提取電能。Niesen等人在美國專利第2009/0223556號(hào)中揭示了基于CcTTe或Cu (In，Ga) (S, Se)2的薄膜光伏電池及其制造方法的一個(gè)例子。Niesen等人揭示了一種制造薄膜光伏裝置的方法，該方法包括以下步驟a)提供第一種摻雜類型的黃銅礦半導(dǎo)體的第一層；b)在步驟a)之后，通過化學(xué)氣相沉積來沉積本征氧化鋅的第二層；c)在步驟b)之后，通過不同于化學(xué)氣相沉積的方法，沉積與第一摻雜類型相反的第二摻雜類型的氧化鋅半導(dǎo)體的第三層。需要注意的是，人們需要用可溶液沉積的材料代替常規(guī)薄膜光伏裝置中的一部分或所有的層，允許通過連續(xù)的卷到卷制造技術(shù)商業(yè)制造薄膜光伏電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種薄膜光伏電池，其包括基片；提供在所述基片上的后接觸件； 提供在所述后接觸件上的P-型半導(dǎo)體吸收層；提供在所述P-型半導(dǎo)體吸收層上的η-型半導(dǎo)體層；提供在所述η-型半導(dǎo)體層上的介電有機(jī)材料層；在所述介電有機(jī)材料層上提供的透明導(dǎo)電膜；以及任選的，提供在所述透明導(dǎo)電膜上的減反射層。本發(fā)明提供了一種用來制造薄膜光伏電池的方法，其包括提供基片；提供后接觸件；提供P-型半導(dǎo)體吸收層，所述后接觸件與所述P-型半導(dǎo)體吸收層電連接；在所述 P-型半導(dǎo)體吸收層上提供η-型半導(dǎo)體層；提供介電有機(jī)材料層前體；將所述介電有機(jī)材料層前體施加在所述η-型半導(dǎo)體層的表面上，在所述η-型半導(dǎo)體層的表面上形成介電有機(jī)材料層；以及，在所述介電有機(jī)材料層上形成透明的導(dǎo)電膜；任選的，提供與所述透明的導(dǎo)電膜電接觸的前電極。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的薄膜光伏堆用介電層代替介于透明的導(dǎo)電膜(即透明的前接觸件)和 η-型半導(dǎo)體層(即緩沖層)之間的常規(guī)半導(dǎo)體本征氧化鋅層。本發(fā)明的薄膜光伏堆能夠用可溶液沉積的材料代替通常化學(xué)氣相沉積的本征氧化鋅層。在本文以及權(quán)利要求書中，術(shù)語〃在……上方〃和〃在……之上〃包括〃直接的上方(之上)"(即之間沒有中間材料、元件或間隔體)和"間接的上方(之上)"(即， 其間具有中間材料、元件或間隔體)。例如，在基片“之上”提供一個(gè)層可以包括直接在基片上形成該層，在該層和基片之間沒有中間材料；以及不直接地在基片上提供該層，在該層和基片之間插有一個(gè)或多個(gè)中間材料。用于本發(fā)明的薄膜光伏電池的基片材料包括光伏電池中常用的那些基片材料。合適的基片材料包括例如玻璃、金屬和聚合物材料。對(duì)于玻璃基片，可能需要在玻璃基片上提供透明的導(dǎo)電涂層，例如氧化錫(SnO2)。對(duì)于大規(guī)模制造(例如使用卷到卷技術(shù)的制造)，優(yōu)選使用撓性的基片。合適的撓性基片包括例如，薄金屬箔(例如由鋁、鈮、鈦、鉻、鐵、 鉍、銻和鋼制造的箔)；和聚合材料(例如由聚醚醚酮；聚酰亞胺和聚酯制造的膜)。用于本發(fā)明的薄膜光伏電池的后接觸件能夠促進(jìn)薄膜光伏電池在電路中的電連接。所述后接觸件任選覆蓋基片的整個(gè)表面。或者，所述后接觸件任選覆蓋基片的一部分表面。任選的，所述后接觸件不與基片通過界面鄰接，而是所述后接觸件任選連接在P-型半導(dǎo)體吸收層的一側(cè)。所述后接觸件可以由以下材料制成鉬、鋁、銀、氧化鋅或氧化錫 (SnO2)。較佳的是，所述后接觸件由鉬、銀和鋁中的至少一種制成。任選的，所述后接觸件由鉬制成。任選的，所述后接觸件由鋁制成。任選的，所述后接觸件由銀制成。在本領(lǐng)域中，有時(shí)候?qū)⒂糜诒景l(fā)明的薄膜光伏電池的P-型半導(dǎo)體吸收材料稱作"吸收層材料"。所述P-型半導(dǎo)體吸收層可以包含通常用于薄膜光伏電池的任何P-型半導(dǎo)體吸收材料。所述P-型半導(dǎo)體吸收材料優(yōu)選選自具有高吸收系數(shù)的直接帶隙材料。 優(yōu)選的P-型半導(dǎo)體吸收材料的例子包括例如碲化鎘(CdTe)，鋅黃錫礦--Cu2 (Zn, Fe) Sn (S，
和黃銅礦(copperchalcopyrite)。適合用作本發(fā)明的薄膜光伏電池的p_型半導(dǎo)體吸收材料的黃銅礦包括第la-lb-3a-6a族混合金屬氧族化合物材料，包括例如二硒化銅-銦(CiJr^e2)，二硒化銅-鎵(Cufe^e2)和二硒化銅-銦-鎵(Ci^rvxGaje2)。在本領(lǐng)域中，通常將用作薄膜光伏電池的吸收材料的黃銅礦稱作CIGS材料。優(yōu)選的所述ρ-型半導(dǎo)體吸收材料是化學(xué)式為Na^^InufeidSbWK^^M的材料；其中0彡L彡0. 75， 0. 25 彡 m 彡 1. 5，0 彡 d 彡 1，-0. 2 彡 e 彡 0. 5，0 < f 彡 1 ；其中 0. 5 彡(L+m)彡 1. 5 且 1.8^ {(2+e)f+0+e)(l-f)} <2.5。所述ρ-型半導(dǎo)體吸收層任選完全覆蓋所述后接觸件的表面(或者對(duì)于后接觸件與P-型半導(dǎo)體吸收層的一側(cè)通過界面電連接的裝置，覆蓋基片的表面)?；蛘?，所述P-型半導(dǎo)體吸收材料任選覆蓋后接觸件(或基片)表面的一部分。在本領(lǐng)域中，有時(shí)候?qū)⒂糜诒景l(fā)明的薄膜光伏電池的N-型半導(dǎo)體材料稱作"緩沖層材料"。所述η-型半導(dǎo)體層可以包含通常用于薄膜光伏電池的任何η-型半導(dǎo)體材料。 較佳的是，所述使用的η-型半導(dǎo)體材料選自硫化鎘(CdS)；硫化鋅(ZnS)；硫化銦(Inj3)； 硒化鋅( ),硒化銦( )，硒化銦鋅((Zn，In) Se)；氧化鋅，硫化鋅，硫氧化鋅(Ζη(0， S))；以及鎂-鋅(MgZn)。更優(yōu)選的是，所用的η-型半導(dǎo)體材料選自硫化鎘(CdS)和硫化鋅(ZnS)。最優(yōu)選的是，所使用的η-型半導(dǎo)體材料是CdS。所述n_型半導(dǎo)體層任選完全覆蓋P-型半導(dǎo)體吸收層的一個(gè)表面。或者，所述η-型半導(dǎo)體層任選覆蓋ρ-型半導(dǎo)體吸收層的一個(gè)表面的一部分。所述η型半導(dǎo)體層優(yōu)選在P-型半導(dǎo)體吸收層上沉積成平均厚度為10-150納米的層；更優(yōu)選為10-100納米；更優(yōu)選為40-100納米；最優(yōu)選為40-60納米。用于本發(fā)明的薄膜光伏電池的介電有機(jī)材料可以是適合用作電容器電介質(zhì)的任何聚合材料，其在400-1200納米的電磁光譜內(nèi)的透光率> 80%。較佳的是，所使用的介電有機(jī)材料的電阻率彡IO4 Ω · cm;更優(yōu)選彡IO5 Ω · cm;更優(yōu)選彡IO7 Ω · cm ；最優(yōu)選 ^ IO10 Ω -Cm0較佳的是，所使用的介電有機(jī)材料的介電常數(shù)>4;更優(yōu)選>5;最優(yōu)選>7。 較佳的是，使用的介電有機(jī)材料是硅倍半氧烷，例如烷基硅倍半氧烷，芳基硅倍半氧烷，氫硅倍半氧烷以及它們的混合物。更優(yōu)選的是，使用的介電有機(jī)材料是C1,烷基硅倍半氧烷。 最優(yōu)選的是，使用的介電有機(jī)材料選自甲基硅倍半氧烷，乙基硅倍半氧烷，丙基硅倍半氧烷和丁基硅倍半氧烷。所述介電有機(jī)材料任選完全覆蓋所述η-型半導(dǎo)體層的一個(gè)表面?；蛘?，所述介電有機(jī)材料任選覆蓋所述η-型半導(dǎo)體層的表面的一部分。本發(fā)明的薄膜光伏電池優(yōu)選包括介于Π-型半導(dǎo)體層的表面和透明導(dǎo)電膜的表面之間的介電有機(jī)材料層，其平均厚度為10-150nm ；更優(yōu)選IO-IOOnm ；更優(yōu)選為40-100nm ； 最優(yōu)選為40-90nm。用于本發(fā)明的薄膜光伏電池的透明導(dǎo)電膜材料可以是任何常規(guī)的透明導(dǎo)電材料。 使用的透明導(dǎo)電膜材料可以選自透明的導(dǎo)電氧化物(例如銦摻雜的氧化錫，氟摻雜的氧化錫，摻雜的氧化鋅-例如鋁摻雜的氧化鋅一，銦摻雜的氧化鎘)；碳納米管網(wǎng)絡(luò)；石墨烯 (graphene)；透明的導(dǎo)電聚合物(例如聚(3，4_亞乙基二氧基噻吩) ’聚(苯乙烯磺酸酯 /磺酸鹽摻雜的聚(3，4-亞乙基二氧基噻吩)；聚(4，4-二辛基環(huán)戊二噻吩)；碘摻雜的聚 (4，4-二辛基環(huán)戊二噻吩)；以及2，3_ 二氯-5，6-二氰基-1，4-苯醌摻雜的聚(4，4_ 二辛基環(huán)戊二噻吩)；納米網(wǎng)絡(luò)(例如銀納米線網(wǎng)絡(luò)，銀納米片網(wǎng)絡(luò)，銀納米管網(wǎng)絡(luò)，銀納米顆粒網(wǎng)絡(luò))。較佳的是，使用的透明導(dǎo)電膜材料是鋁摻雜的氧化鋅。所述透明導(dǎo)電膜可以任選地完全覆蓋介電有機(jī)材料層的表面，或者僅僅選擇性地覆蓋介電有機(jī)材料層表面的一部分。本發(fā)明的薄膜光伏電池優(yōu)選包括透明的導(dǎo)電膜，其平均厚度為10-150nm ；更優(yōu)選為 50-125nm ；更優(yōu)選為 75_125nm ；最優(yōu)選為 100_125nm。
用于本發(fā)明的薄膜光伏電池的任選的減反射材料可以選自適合用于光伏電池的任何減反射材料。所述減反射層可以任選完全覆蓋透明導(dǎo)電膜的一個(gè)表面，或者可以任選選擇性地覆蓋所述透明導(dǎo)電膜的一個(gè)表面的一部分。本發(fā)明的薄膜光伏電池任選包括與所述透明導(dǎo)電膜電連接的電極以及與所述后接觸件電連接的電極，以促進(jìn)所述薄膜光伏電池連入電網(wǎng)。根據(jù)ASTM E927-05，使用AM 1. 5G光源模擬陽光，測(cè)得本發(fā)明的薄膜光伏電池的裝置效率彡9% ；更優(yōu)選9-18%。本發(fā)明的薄膜光伏電池制造方法，包括提供基片；提供后接觸件；提供P-型半導(dǎo)體吸收層，其中，所述后接觸件與所述P-型半導(dǎo)體吸收層電連接；在所述P-型半導(dǎo)體吸收層上提供Π-型半導(dǎo)體層；提供介電有機(jī)材料層前體；將所述介電有機(jī)材料層前體施加在所述η-型半導(dǎo)體層上，形成介電有機(jī)材料層；以及，在所述介電有機(jī)材料層上形成透明導(dǎo)電膜；任選的，提供與所述透明導(dǎo)電膜電接觸的前電極。在本發(fā)明的薄膜光伏電池制造方法中，通過任何常規(guī)處理方法提供與所述ρ-型半導(dǎo)體吸收層電連接的后接觸件。例如，可以通過以下方法將所述后接觸件施加于基片的表面(或者施加于P-型半導(dǎo)體吸收層的一側(cè))濺射，層疊，印刷，溶膠-凝膠，化學(xué)浴沉積， 電沉積，化學(xué)氣相沉積，物理氣相沉積，原子層沉積，沉積導(dǎo)電籽晶層，電鍍，噴涂和熱解。任選的，所述后接觸件以均勻的層的形式沉積于基片的表面(或者沉積于P-型半導(dǎo)體吸收層的一側(cè))。任選地，將所述后接觸件施加于基片一個(gè)表面的一個(gè)或多個(gè)部分之上。在本發(fā)明的薄膜光伏電池制造方法中，通過任何常規(guī)的加工方法將所述P-型半導(dǎo)體吸收層提供在后接觸件的表面上(或者當(dāng)所述后接觸件與P-型半導(dǎo)體吸收層的一個(gè)側(cè)面連接的時(shí)候，提供在基片的一個(gè)表面上)。例如，可以通過以下方法形成P-型半導(dǎo)體吸收層蒸發(fā)，溶液生長，濺射，化學(xué)氣相沉積和液相沉積(例如濕涂覆，噴涂，旋涂，刮涂)。 任選地，所述P-型半導(dǎo)體吸收層以均一的層的形式施加于后接觸件(或基片)的一個(gè)完整表面上。任選地，所述P-型半導(dǎo)體吸收層施加在后接觸件(或基片)的一個(gè)表面的一個(gè)或多個(gè)部分上。任選地，所述ρ-型半導(dǎo)體吸收層包含第la-lb-3a-6a族材料。當(dāng)所述ρ-型半導(dǎo)體吸收層包含第la-lb-3a-6a族材料的時(shí)候，本發(fā)明的方法可以進(jìn)一步包括任選地，提供包括納的第Ia族源材料；提供第Ib族源材料；提供第3a族源材料；任選地提供第6a族硫源材料；提供第6a族硒源材料；通過以下方式在基片上形成第la-lb-3a-6a族前體材料 任選地使用第Ia族源材料沉積鈉，使用第Ib族源材料沉積第Ib族材料，使用第3a族源材料沉積第3a族材料，任選地使用第6a族硫源材料沉積硫材料，以及使用第6a族硒源材料沉積硒材料；對(duì)前體材料進(jìn)行處理，形成化學(xué)式為NaJmYnSpSetl的第la-lb-3a-6a族材料；式中，X是選自銅和銀的至少一種第Ib族材料，優(yōu)選是銅；Y是選自鋁、鎵和銦的至少一種第 3a 族材料，優(yōu)選銦和鎵；0 彡 L<0.75 ;0.25 彡m 彡 1.5 ;n = 1 ;0<p<2.5 ;0<q<2.5。 較佳的是，0.5彡(L+m)彡1.5且1.8彡(p+q)彡2.5。較佳的是，Y是(IrvbGiib)，其中 0彡b彡1。更優(yōu)選的是，所述第la-lb-3a-6a族材料的化學(xué)式為Νε^ι^η(1_d)GiidS(2+e)(1_f) Se(2+e)f ；其中 0 彡 L 彡 0· 75,0. 25 彡 m 彡 1· 5，0 彡 d 彡 1,-0. 2 彡 e 彡 0. 5，0 < f 彡 1 ；其中 0.5 彡(L+m)彡 1.5，1.8 彡{(2+e) f+(2+e) (1-f)}彡 2. 5。任選地，將第 Ia 族源材料，第 Ib 族源材料，第3a族源材料，第6a族硫源材料和第6a族硒源材料中的一種或多種混合?？梢酝ㄟ^已知的方法對(duì)前體材料的組分進(jìn)行處理，形成化學(xué)式為NaA1YnSpSeq的第la-lb-3a-6a 族材料。根據(jù)本發(fā)明使用的第Ia族源材料包括用于通過以下技術(shù)沉積鈉(第Ia族材料) 的任意常規(guī)媒介液相沉積技術(shù)，真空蒸發(fā)技術(shù)，化學(xué)氣相沉積技術(shù)，濺射技術(shù)或者用來在基片上沉積鈉的任何其他常規(guī)工藝。較佳的是，所述第Ia族源材料可以與第Ib族源材料， 第3a族源材料，第6a族硫源材料或第6a族硒源材料中的一種或多種結(jié)合?；蛘撸梢允褂锚?dú)立的第Ia族源材料沉積鈉。適合根據(jù)本發(fā)明使用的第Ib族源材料包括用來使用以下方法沉積第Ib族材料的任何常規(guī)媒介液體沉積技術(shù)，真空蒸發(fā)技術(shù)，化學(xué)氣相沉積技術(shù)，濺射技術(shù)或者任何其他的用來沉積第Ib族材料的常規(guī)工藝。較佳的是，所述第Ib族材料包括銅和銀中的至少一種；更優(yōu)選為銅。任選地，所述第Ib族源材料除了包含第Ib族材料以外，還包含硒(例如 CuhSej, AghSej)。適合用于本發(fā)明的第3a族源材料包括用來使用以下方法沉積第3a族材料的任何常規(guī)媒介液體沉積技術(shù)，真空蒸發(fā)技術(shù)，化學(xué)氣相沉積技術(shù)，濺射技術(shù)或者用來沉積第3a 族材料的任何其他的常規(guī)工藝。較佳的是，所述第3a族材料包含鎵、銦和鋁中的至少一種； 更優(yōu)選是鎵和銦。任選地，所述第3a族源材料除了包含第3a族材料以外，還包含硒(例如 h^^GaSe)。任選地，所述第3a族源材料除了包含第3a族材料以外，還包含銅和硒(例如 CIGS納米顆粒)。適合用于本發(fā)明的第6a族硫源材料包括用來使用以下技術(shù)沉積硫的任意常規(guī)媒介液體沉積技術(shù)，真空蒸發(fā)技術(shù)，化學(xué)氣相沉積技術(shù)，濺射技術(shù)或者用來沉積硫的任何其他的常規(guī)方法。適合用于本發(fā)明的第6a族硒源材料包括用來使用以下方法沉積硒的任何常規(guī)媒介液體沉積技術(shù)，真空蒸發(fā)技術(shù)，化學(xué)氣相沉積技術(shù)，濺射技術(shù)或者用來沉積硒的任何其他的常規(guī)方法。在本發(fā)明的薄膜光伏電池制造方法中，通過任何常規(guī)的加工方法將所述η-型半導(dǎo)體層提供在P-型半導(dǎo)體吸收層上。例如，可以通過溶液生長(例如化學(xué)浴沉積)、濺射和蒸發(fā)形成η-型半導(dǎo)體層。任選地，將η-型半導(dǎo)體層施加在P-型半導(dǎo)體吸收層的整個(gè)表面上。任選地，將所述η-型半導(dǎo)體層施加在所述P-型半導(dǎo)體吸收層的一個(gè)表面的一個(gè)或多個(gè)部分上。在本發(fā)明的薄膜光伏電池制造方法中，通過液體加工技術(shù)在η-型半導(dǎo)體層上提供所述介電有機(jī)層。合適的液體加工技術(shù)包括濕涂覆，噴涂，旋涂，刮涂，接觸印刷，頂部進(jìn)料反印刷，底部進(jìn)料反印刷，噴嘴進(jìn)料反印刷，凹版印刷，微凹版印刷，反微凹版印刷，缺角輪直接印刷(comma direct printing)，輥涂，狹縫模頭涂覆，邁耶棒涂覆，唇形件直接涂覆，雙重唇形件直接涂覆，毛細(xì)涂覆，噴墨印刷，噴墨沉積，噴霧熱解和噴霧沉積。任選地，所述介電有機(jī)層以多個(gè)離散的層的形式施加。任選地，所述介電有機(jī)層以單個(gè)均一的層的形式施加在η-型半導(dǎo)體層的整個(gè)表面之上。任選地，所述介電有機(jī)層以單獨(dú)的層的形式施加在所述η-型半導(dǎo)體層的一個(gè)表面的一個(gè)或多個(gè)部分上。較佳的是，所述介電有機(jī)材料由液體溶液沉積在η-型半導(dǎo)體材料上。較佳的是， 在沉積介電有機(jī)材料的過程中，所述η-型半導(dǎo)體材料的溫度低于100°C。較佳的是，在將介電材料沉積在η型半導(dǎo)體材料上之后，所述介電有機(jī)材料隨后在低于200°C的溫度下固化。 較佳的是，所述介電有機(jī)材料沉積的膜厚度為25-150nm ；更優(yōu)選為50-100nm。在本發(fā)明的薄膜光伏電池制造方法中，通過任何常規(guī)的加工方法在介電有機(jī)層上提供透明導(dǎo)電膜。例如，可以使用旋涂、噴霧沉積(包括噴霧熱解)、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積和濺射沉積透明導(dǎo)電膜。任選地，所述透明導(dǎo)電膜是導(dǎo)電的氧化物層(例如鋁摻雜的氧化鋅層)，其中，使用溶液加工的透明金屬納米線絲網(wǎng)材料(即旋涂，噴霧沉積的)沉積透明導(dǎo)電膜。任選地，所述透明導(dǎo)電膜是透明導(dǎo)電氧化物，其中，所述透明導(dǎo)電膜使用化學(xué)氣相沉積或?yàn)R射沉積。任選地，所述透明導(dǎo)電膜包含銀納米棒。在以下實(shí)施例中將詳細(xì)描述本發(fā)明的一些實(shí)施方式。實(shí)施例1-4 薄膜光伏電池按照以下方式制備測(cè)試薄膜光伏電池在玻璃基片的表面上濺射沉積一層鉬， 形成平均厚度為1微米的后接觸件。通過使用國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室三步法(National Renewable Energy Laboratory 3stage process)(例如如美國專利第 5，441，897 號(hào)禾口第 5，436，204號(hào)所述)，通過共蒸發(fā)生長平均厚度為2微米的CIGS型吸收層(即ρ-型半導(dǎo)體吸收層)。然后通過使用60°C的0. 0015M CdS04溶液，1. 5M NH40H溶液和0. 0075M硫脲溶液，通過化學(xué)浴沉積(CBD)在ρ-型半導(dǎo)體吸收層的表面上沉積具有表1所述的平均厚度的CdS層(即η-型半導(dǎo)體層)。然后使用2. 8%的GR 650F甲基硅倍半氧烷(商業(yè)購自美國俄亥俄州的科技玻璃公司(Technoglass，Ohio))在丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)中的溶液，使用表1所述的旋轉(zhuǎn)速度，在CdS層上旋涂一個(gè)硅倍半氧烷層(即介電有機(jī)層)，然后在200°C固化2分鐘。表1中提供了沉積的硅倍半氧烷層的厚度。然后由Al2O3摻雜的 ZnO靶在硅倍半氧烷層上濺射沉積厚度為120納米的鋁摻雜氧化鋅層(即透明導(dǎo)電膜)。 然后通過陰影掩模，使用電子束蒸發(fā)在鋁摻雜的氧化鋅層上沉積鎳/鋁指狀電極(finger electrode)。所述光伏電池的活性面積為0. 5cm2。根據(jù)ASTM E927-05，使用AM 1.5G光源模擬陽光，由電流-電壓曲線測(cè)量電池的效率。結(jié)果列于表1。表 權(quán)利要求
1.一種薄膜光伏電池，其包括 基片；提供在所述基片上的后接觸件； 提供在所述后接觸件上的P-型半導(dǎo)體吸收層； 提供在所述P-型半導(dǎo)體吸收層上的η-型半導(dǎo)體層； 提供在所述η-型半導(dǎo)體層上的介電有機(jī)材料層； 提供在所述介電有機(jī)材料層上的透明導(dǎo)電膜；以及， 任選的，提供在所述透明導(dǎo)電膜上的減反射層。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜光伏電池，其特征在于，所述介電有機(jī)材料層包含硅倍半氧烷。
3.如權(quán)利要求2所述的薄膜光伏電池，其特征在于，所述介電有機(jī)材料層的平均厚度為 10-150nm。
4.如權(quán)利要求1所述的薄膜光伏電池，其特征在于，所述基片是薄金屬箔或聚合物材料。
5.如權(quán)利要求2所述的薄膜光伏電池，其特征在于，所述后接觸件是鉬。
6.如權(quán)利要求2所述的薄膜光伏電池，其特征在于，所述ρ-型半導(dǎo)體吸收層包含選自CdTe以及化學(xué)式為NACuJndjGadSte+M^Sete+M的CIGS材料的ρ-型半導(dǎo)體吸收材料；其中0彡L彡0. 75,0. 25彡m彡1. 5，0彡d彡1，-0. 2彡e彡0. 5，0 < f彡1 ；其中 0. 5 彡(L+m)彡 1. 5，且 1. 8 彡{(2+e) f+(2+e) (1-f)}彡 2. 5。
7.如權(quán)利要求6所述的薄膜光伏電池，其特征在于，所述η-型半導(dǎo)體層包含硫化鎘，平均厚度為10-150nm。
8.如權(quán)利要求7所述的薄膜光伏電池，其特征在于，所述透明導(dǎo)電膜包含鋁摻雜的氧化鋅，平均厚度為10-150nm。
9.如權(quán)利要求8所述的薄膜光伏電池，其特征在于，根據(jù)ASTME927-05，使用AM1. 5G 光源模擬陽光，由電流-電壓曲線測(cè)得，所述薄膜太陽能電池的裝置效率> 9%。
10.一種用來制造薄膜光伏電池的方法，該方法包括 提供基片；提供后接觸件；提供P-型半導(dǎo)體吸收層，其中所述后接觸件與所述P-型半導(dǎo)體吸收層電連接； 在所述P-型半導(dǎo)體吸收層上提供η-型半導(dǎo)體層； 提供介電有機(jī)材料層前體；將所述介電有機(jī)材料層前體施加在所述η-型半導(dǎo)體層的表面上，在所述η-型半導(dǎo)體層的表面上形成介電有機(jī)材料層；以及，在所述介電有機(jī)材料層上形成透明導(dǎo)電膜；以及， 任選地，提供與所述透明導(dǎo)電膜電接觸的前電極。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種薄膜光伏電池，其包括基片；提供在基片上的后接觸件；提供在后接觸件上的p-型半導(dǎo)體吸收層；在所述p-型半導(dǎo)體吸收層上提供的n-型半導(dǎo)體層；在所述n-型半導(dǎo)體層上提供的介電有機(jī)材料層；提供在所述介電有機(jī)材料層上的透明導(dǎo)電膜；以及任選的提供在所述透明導(dǎo)電膜上的減反射層。本發(fā)明還提供了一種制造薄膜光伏電池的方法。
文檔編號(hào)H01L31/072GK102201479SQ201110081539
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者C·R·斯曼達(dá), G·卡納里昂, N·普利亞諾, 李哉衡 申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料有限公司