一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池，自下至上依次包括：襯底、背電極、銅銦鎵硒吸收層、緩沖層、i-ZnO層、透明窗口層、減反射層和柵線電極，其特點(diǎn)是：襯底位于背電極一面、背電極兩面、銅銦鎵硒吸收層與背電極接觸面的粗糙面相同，銅銦鎵硒吸收層另一面均方根粗糙度＜20nm，銅銦鎵硒吸收層的最厚厚度≤1μm。本實(shí)用新型在粗糙面背電極上制成≤1μm厚銅銦鎵硒薄膜，銅銦鎵硒薄膜另一面均方根粗糙度＜20nm，增加了光在吸收層中所經(jīng)過的有效光程，在不損失太陽光的利用率的基礎(chǔ)上，大幅較少了稀有金屬資源的利用，既實(shí)現(xiàn)了對太陽光的有效利用，又大幅降低電池的生產(chǎn)成本，具有極其廣泛的應(yīng)用前景。
【專利說明】—種銅銦鎵砸薄膜太陽電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于銅銦鎵硒薄膜太陽電池制作【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)人類面臨的最大課題是不僅有能源問題，還有環(huán)境問題，利用太陽能來解決全球性的能源和環(huán)境問題越來越受到人們的重視，各種太陽電池應(yīng)運(yùn)而生。在能源日益短缺與過度使用礦石燃料而造成全球暖化的危機(jī)中，太陽能光伏發(fā)電已成為各國優(yōu)先考慮發(fā)展的潔凈能源。銅銦鎵硒(銅銦鎵硒)化合物太陽電池因轉(zhuǎn)換效率高、弱光發(fā)電性能好、穩(wěn)定性好、無衰減等優(yōu)點(diǎn)而成為最有希望的光伏器件之一。然而，由于電子產(chǎn)品需求量的不斷加大，對于各種稀有金屬的需求量也與日俱增，稀有金屬的價(jià)格日益上漲。在此大背景下，提高稀有金屬的利用率對于保護(hù)稀有金屬資源和降低電池生產(chǎn)成本來說都有巨大的意義。
[0003]銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽電池中，吸收層是整個(gè)電池的核心部分，大部分光生載流子的輸運(yùn)和收集工作是由吸收層(P型銅銦鎵硒層)所完成的。為了保證電池對光的充分吸收，大多將銅銦鎵硒吸收層的厚度制成1.5至2.5 μ m ;由于銅銦鎵硒均屬于貴重的稀有金屬資源，造成銅銦鎵硒薄膜太陽電池的制作成本難以下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種在不損失太陽光的利用率的基礎(chǔ)上，較少銅銦鎵硒材料的使用，大幅降低電池制作成本的一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池。
[0005]本實(shí)用新型包括如下技術(shù)方案:
[0006]一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池，自下至上依次包括:襯底、背電極、銅銦鎵硒吸收層、緩沖層、1-ZnO層、透明窗口層、減反射層和柵線電極，其特點(diǎn)是:所述襯底位于背電極一面的均方根粗糙度為80-120nm、所述背電極的兩面均方根粗糙度均與位于襯底一面的背電極均方根粗糙度相同、所述銅銦鎵硒吸收層與背電極接觸的面與背電極面的均方根粗糙度相同、銅銦鎵硒吸收層另一面均方根粗糙度為20nm以下，銅銦鎵硒吸收層最厚部分的厚度為< I μ m。
[0007]本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)措施:
[0008]所述背電極為雙層Mo結(jié)構(gòu),背電極最厚部分的厚度為600nm。
[0009]所述緩沖層為50nm厚的CdS層；所述1-ΖηΟ層的厚度為50nm ;所述透明窗口層為350nm厚的ZnO = Al層；所述減反射層為IOOnm厚的MgF2層；所述柵線電極為2 μ m厚的N1-Al。
[0010]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0011 ] 本實(shí)用新型通過在粗糙面背電極上共蒸發(fā)形成的I μ m厚銅銦鎵硒薄膜，經(jīng)腐蝕，形成表面均方根粗糙度為20nm以下的陷光結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒吸收層，增加了光在吸收層中所經(jīng)過的有效光程，在不損失太陽光的利用率的基礎(chǔ)上，大幅較少了稀有金屬資源的利用，既實(shí)現(xiàn)了對太陽光的有效利用，又大幅降低電池的生產(chǎn)成本，具有極其廣泛的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型銅銦鎵硒薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中，1-襯底，2-背電極，3-銅銦鎵硒吸收層，4-緩沖層，5-1-ZnO層，6_透明窗口層，7-減反射層，8-柵線電極。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為能進(jìn)一步公開本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，特例舉以下實(shí)例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明如下:
[0015]一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池，自下至上依次包括:襯底、背電極、銅銦鎵硒吸收層、緩沖層、1-ZnO層、透明窗口層、減反射層和柵線電極，其特點(diǎn)是:所述襯底位于背電極一面的均方根粗糙度為80-120nm、所述背電極的兩面均方根粗糙度均與位于襯底一面的背電極均方根粗糙度相同、所述銅銦鎵硒吸收層與背電極接觸的面與背電極面的均方根粗糙度相同、銅銦鎵硒吸收層另一面均方根粗糙度為20nm以下，銅銦鎵硒吸收層最厚部分的厚度為< I μ m。
[0016]所述背電極為雙層Mo結(jié)構(gòu),背電極最厚部分的厚度為600nm。
[0017]所述緩沖層為50nm厚的CdS層；所述1-ΖηΟ層的厚度為50nm ;所述透明窗口層為350nm厚的ZnO = Al層；所述減反射層為IOOnm厚的MgF2層；所述柵線電極為2 μ m厚的N1-Al。
[0018]本實(shí)用新型的一種制作過程:
[0019]步驟1.制作一面為粗糙面的襯底
[0020]采用等離子體刻蝕機(jī)，設(shè)置功率為0.5kff,壓強(qiáng)為4X 10_2pa，通過Ar2對鈦箔一面進(jìn)行均方根粗糙度為IOOnm的等離子體刻蝕，作為一面為粗糙面的襯底I ;
[0021]步驟2.在襯底的粗糙面上制作背電極
[0022]通過直流磁控濺射沉積系統(tǒng)在粗糙面襯底上沉積與襯底粗糙面的粗糙度相同、厚度為600nm的雙層Mo結(jié)構(gòu)作為背電極2 ；
[0023]步驟3.在背電極的表面制作陷光結(jié)構(gòu)銅銦鎵硒吸收層
[0024]將制有背電極的鈦箔清洗后放入真空室，采用傳統(tǒng)的共蒸發(fā)三步法在背電極上制作銅銦鎵硒吸收層；背電極上形成粗糙面銅銦鎵硒薄膜，采用濃度為1.5mol/L的NaOH溶液，腐蝕溫度為85°C的腐蝕堿液對銅銦鎵硒薄膜表明層進(jìn)行腐蝕處理，直至銅銦鎵硒薄膜表面的均方根粗糙度為20nm以下的，形成厚度為I μ m的陷光結(jié)構(gòu)銅銦鎵硒吸收層3 ；
[0025]步驟4.制作銅銦鎵硒薄膜太陽電池
[0026]在陷光結(jié)構(gòu)銅銦鎵硒吸收層上面自下至上依次制作50nm厚的CdS緩沖層4 ；50nm厚的1-ZnO層5 ；350nm厚的ZnO:Al透明窗口層6 ；IOOnm厚的MgF2減反射層7和2 μ m厚的N1-Al柵線電極8，完成如I所示本實(shí)用新型一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池的制作過程。
[0027]本實(shí)用新型的另一種制作過程:
[0028]步驟1.制作一面為粗糙面的襯底[0029]采用等離子體刻蝕機(jī)，設(shè)置功率為lkW，壓強(qiáng)為5X 10_2pa，通過Ar2對不銹鋼箔一面進(jìn)行均方根粗糙度為IOOnm的等離子體刻蝕，作為一面為粗糙面的襯底I ;
[0030]步驟2.在襯底的粗糙面上制作背電極
[0031 ] 通過直流磁控濺射沉積系統(tǒng)在粗糙面襯底上沉積與襯底粗糙面的粗糙度相同、厚度為600nm的雙層Mo結(jié)構(gòu)作為背電極2 ；
[0032]步驟3.在背電極的表面制作陷光結(jié)構(gòu)銅銦鎵硒吸收層
[0033]將制有背電極的鈦箔清洗后放入真空室，采用傳統(tǒng)的共蒸發(fā)三步法在背電極上制作銅銦鎵硒吸收層；背電極上形成粗糙面銅銦鎵硒薄膜，采用濃度為1.5mol/L的NaOH溶液，腐蝕溫度為85°C的腐蝕堿液對銅銦鎵硒薄膜表明層進(jìn)行腐蝕處理，直至銅銦鎵硒薄膜表面的均方根粗糙度為20nm以下的，形成厚度為I μ m的陷光結(jié)構(gòu)銅銦鎵硒吸收層3 ；
[0034]步驟4.制作銅銦鎵硒薄膜太陽電池
[0035]在陷光結(jié)構(gòu)銅銦鎵硒吸收層上面自下至上依次制作50nm厚的CdS緩沖層4 ；50nm厚的1-ZnO層5 ；350nm厚的ZnO:Al透明窗口層6 ；IOOnm厚的MgF2減反射層7和2 μ m厚的N1-Al柵線電極8，完成如I所示本實(shí)用新型一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池的制作過程。
[0036]盡管上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池，自下至上依次包括:襯底、背電極、銅銦鎵硒吸收層、緩沖層、1-ZnO層、透明窗口層、減反射層和柵線電極，其特征在于:所述襯底位于背電極一面的均方根粗糙度為80-120nm、所述背電極的兩面均方根粗糙度均與位于襯底一面的背電極均方根粗糙度相同、所述銅銦鎵硒吸收層與背電極接觸的面與背電極面的均方根粗糙度相同、銅銦鎵硒吸收層另一面均方根粗糙度為20nm以下，銅銦鎵硒吸收層最厚部分的厚度為< I μ m。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池，其特征在于:所述背電極為雙層Mo結(jié)構(gòu),背電極最厚部分的厚度為600nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅銦鎵硒薄膜太陽電池，其特征在于:所述緩沖層為50nm厚的CdS層；所述1-ΖηΟ層的厚度為50nm ;所述透明窗口層為350nm厚的ZnO = Al層；所述減反射層為IOOnm厚的MgF2層；所述柵線電極為2 μ m厚的N1-Al。
【文檔編號】H01L31/0224GK203721739SQ201320895171
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】申緒男, 趙岳, 王赫, 楊亦桐, 鄧朝文, 趙彥民, 喬在祥 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所