一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵硒太陽能電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及太陽能電池，具體的說是涉及一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵 硒太陽能電池，它包括：上層的鈣鈦礦層、下層的銅銦鎵硒層，所述鈣鈦礦層包括依次層壓在一起的上透明導(dǎo)電層、鈣鈦礦吸收層、下透明導(dǎo)電層；所述銅銦鎵硒層包括依次層壓在一起的氧化鋅摻鋁導(dǎo)電層、氧化鋅層、硫化鎘薄膜層、銅銦鎵硒吸收層、鉬導(dǎo)電層、鈉鈣玻璃基層。雙節(jié)鈣鈦礦、銅銦鎵硒能加寬光 譜的吸收，使穿過上層薄膜鈣鈦礦層而未被吸收的光子，能在下層薄膜銅銦鎵 硒繼續(xù)被吸收，轉(zhuǎn)換率能超過 30%。本實(shí)用新型具有高轉(zhuǎn)換率功能，適合批量生產(chǎn)。
【專利說明】一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及太陽能電池，具體的說是涉及一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的薄膜太陽能電池，包括銅銦鎵砸(CIGS)薄膜光伏太陽能電池，材料成本比一般晶體娃太陽能電池要低，但某些薄膜生產(chǎn)結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，使總制造成本較高，無法商品化。
[0003]到目前為止，一般薄膜太陽能制造廠家的生產(chǎn)成本，尚未能低于煤油發(fā)電的生產(chǎn)成本，阻礙薄膜太陽能進(jìn)入商品化生產(chǎn)；而平均轉(zhuǎn)換率方面，也只能接近晶體硅，或略略低于晶體娃，有待進(jìn)一步提尚。
[0004]—般鈣鈦礦太陽能電池，使用幾百鈉米，有或無介孔支架的吸收層，夾心在電子(ETL)及孔穴(HTL)傳遞層；當(dāng)吸收層采鈉到光子時(shí)，吸收層載體傳送電荷及孔穴至正負(fù)電極的兩個(gè)端頭；要加大轉(zhuǎn)換效率，需正確處理好載體經(jīng)過的每個(gè)界面，按能量下滑功能函數(shù)，優(yōu)化每個(gè)界面層，包括:透明前電極層，二氧化鈦支架層，鈣鈦礦吸收層，及透明螺二甲氧基苯基孔穴傳送層等。
[0005]有關(guān)孔穴傳送層(HTL)，由于此材料昂貴，并嚴(yán)重影響電池的壽命，我們另一種做法是除掉一般介孔甲胺碘鉛(mesoscopic CH3NH3Pb13/T12)鈣鈦礦太陽能電池常用的孔穴傳送層(HTL)，這里我們使用甲胺碘(CH3NH3I)和二化碘鉛(PbI2)溶液沉積在二氧化鈦(Ti02)支架層；使甲胺碘鉛鈣鈦層(CH3NH3PbI3)同時(shí)有光子吸收及孔穴傳遞兩種功能。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供了一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過以下方案來實(shí)現(xiàn):
[0008]一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，它包括:
[0009]上層的鈣鈦礦層，所述鈣鈦礦層包括依次層壓在一起的上透明導(dǎo)電層、鈣鈦礦吸收層、下透明導(dǎo)電層；
[0010]下層的銅銦鎵砸層，所述銅銦鎵砸層包括依次層壓在一起的氧化鋅摻鋁導(dǎo)電層、氧化鋅層、硫化鎘薄膜層、銅銦鎵砸吸收層、鉬導(dǎo)電層、鈉鈣玻璃基層。
[0011]進(jìn)一步的，所述鈣鈦礦層與銅銦鎵砸層兩個(gè)節(jié)層重疊，中間設(shè)置有透明的絕緣層。
[0012]進(jìn)一步的，所述鈉媽玻璃基層的厚度在l?4mm之間。
[0013]進(jìn)一步的，所述鉬導(dǎo)電層為鉬薄膜，其厚度在0.35^1微米之間。
[0014]進(jìn)一步的，所述銅銦鎵砸吸收層為1.0微米標(biāo)準(zhǔn)厚度的銅銦鎵砸薄膜或1.0微米標(biāo)準(zhǔn)厚度的銅銦鎵砸的晶體，所述銅銦鎵砸吸收層的上層表面，將形成帶“P-η結(jié)”薄膜區(qū)域。
[0015]進(jìn)一步的，所述硫化鎘層為0.05微米厚的硫化鎘層。
[0016]進(jìn)一步的，所述氧化鋅層為0.1微米厚的絕緣層。
[0017]進(jìn)一步的，所述氧化鋅摻鋁導(dǎo)電層為0.35微米厚的導(dǎo)電透明層，在其上表面設(shè)置有0.05微米厚的第一鎳層，用于加強(qiáng)表面層導(dǎo)電率的導(dǎo)電網(wǎng)格。
[0018]進(jìn)一步的，所述第一鎳層上表面設(shè)置有3.0微米厚的鋁膜層，該鋁膜層為最上一層的導(dǎo)電網(wǎng)格，在其上表面覆有0.05微米厚的第二鎳層，該第二鎳層用于保護(hù)鋁膜層。
[0019]進(jìn)一步的，所述第二鎳層上設(shè)置有1.(Γ4.0毫米厚或3.2毫米標(biāo)準(zhǔn)厚度的鈉鈣覆蓋玻璃層。
[0020]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0021]1.雙節(jié)鈣鈦礦、銅銦鎵砸能加寬光譜的吸收，使穿過上層薄膜鈣鈦礦層而未被吸收的光子，能在下層薄膜銅銦鎵砸繼續(xù)被吸收，轉(zhuǎn)換率能超過30%。
[0022]2.適合批量生產(chǎn)。
[0023]3.高轉(zhuǎn)換率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為本實(shí)用新型銅銦鎵砸層橫截面示意圖。
[0026]附圖中標(biāo)記:上層的鈣鈦礦層I ;下層的銅銦鎵砸層2 ;上透明導(dǎo)電層11 ;鈣鈦礦吸收層12 ;下透明導(dǎo)電層13 ;氧化鋅摻鋁導(dǎo)電層21 ;氧化鋅層22 ;硫化鎘薄膜層23 ;銅銦鎵砸吸收層24 ;鉬導(dǎo)電層25 ;鈉鈣玻璃基層26 ;第一鎳層27 ;銷膜層28 ;第二鎳層29 ;鈉鈣覆蓋玻璃層30。

【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
[0028]請參照附圖1，本實(shí)用新型的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，它包括:上層的鈣鈦礦層1、下層的銅銦鎵砸層2，所述鈣鈦礦層I與銅銦鎵砸層2兩個(gè)節(jié)層重疊，中間設(shè)置有透明的絕緣層。所述鈣鈦礦層I包括依次層壓在一起的上透明導(dǎo)電層11、鈣鈦礦吸收層12、下透明導(dǎo)電層13 ;所述銅銦鎵砸層2包括依次層壓在一起的氧化鋅摻鋁導(dǎo)電層21、氧化鋅層22、硫化鎘薄膜層23、銅銦鎵砸吸收層24、鉬導(dǎo)電層25、鈉鈣玻璃基層26。
[0029]請參照附圖2，附圖2為本實(shí)用新型銅銦鎵砸層橫截面示意圖，該圖中各部分的厚度如下:
[0030]1.鈉鈣玻璃基層26的厚度在f 4_之間。
[0031]2.鉬導(dǎo)電層25為鉬薄膜，其厚度在0.35?I微米之間。
[0032]3.銅銦鎵砸吸收層24為1.0微米標(biāo)準(zhǔn)厚度的銅銦鎵砸薄膜或1.0微米標(biāo)準(zhǔn)厚度的銅銅嫁砸的晶體。
[0033]4.硫化鎘薄膜層23的厚度為0.05微米。
[0034]5.氧化鋅層22為0.1微米厚的絕緣層。
[0035]6.氧化鋅摻鋁導(dǎo)電層21為0.35微米厚的導(dǎo)電透明層，在其上表面設(shè)置有0.05微米厚的第一鎳層27，用于加強(qiáng)表面層導(dǎo)電率的導(dǎo)電網(wǎng)格。
[0036]7.第一鎳層27上表面設(shè)置有3.0微米厚的鋁膜層28，該鋁膜層為最上一層的導(dǎo)電網(wǎng)格，在其上表面覆有0.05微米厚的第二鎳層29，該第二鎳層29用于保護(hù)鋁膜層28。
[0037]8.第二鎳層29上設(shè)置有1.(Γ4.0毫米厚或3.2毫米標(biāo)準(zhǔn)厚度的鈉鈣覆蓋玻璃層30 ο
[0038]9.所述銅銦鎵砸吸收層24的上層表面，設(shè)置有帶“ρ-η結(jié)”薄膜層2401。
[0039]本實(shí)用新型的銅銦鎵砸層橫截面，銅銦鎵砸吸收層24的最上層是非常狹窄的ρ-η結(jié)區(qū)，經(jīng)陽光光伏作用所釋放的負(fù)電荷與騰空的空穴，形成負(fù)電荷-孔穴的“Ρ-η”結(jié)區(qū)域，它必須設(shè)置在銅銦鎵砸吸收層24的上表面。銅銦鎵砸層2的底層，必須有富裕的“P- ”型導(dǎo)電，而銅銦鎵砸吸收層24的上層位置，需減少“P-”型導(dǎo)電成分，使銅銦鎵砸薄膜層的上一層的硫化鎘薄膜層23里的鎘，能往下擴(kuò)散，滲透到銅銦鎵砸吸收層24的上表層，使其轉(zhuǎn)換成“η-”型導(dǎo)電。同時(shí)，也要控制好鈉鈣玻璃中的鈉向上滲透，和保證不讓砸流失，因?yàn)槿便~和有鈉摻雜劑的薄膜，皆能促進(jìn)“P-”型的銅銦鎵砸薄膜；而缺砸的薄膜，卻能促進(jìn)“η-”型的銅銦鎵砸薄膜。
[0040]本實(shí)用新型采用“X”光熒光分析儀來查看銅銦鎵砸四元素的原子百分比，在約250° C濺射鍍膜后，靶材和薄膜里的四元素成分幾乎沒有什么變化。同時(shí)，銅銦鎵砸四元素原子成分，正符合最優(yōu)化的“alpha相”所需的成分。使用低溫濺射，不會(huì)使砸流失，并能促進(jìn)玻璃基板放氣，促進(jìn)薄膜間的粘合度，并啟動(dòng)銅銦鎵砸晶體的生長。
[0041]本實(shí)用新型的雙節(jié)鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池能加寬光譜的吸收，使穿過上層薄膜鈣鈦礦層而未被吸收的光子，能在下層薄膜銅銦鎵砸繼續(xù)被吸收，轉(zhuǎn)換率能超過30%，因此，在使用上，比傳統(tǒng)的鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池更具有創(chuàng)新性。
[0042]雙節(jié)“鈣鈦礦/銅銦鎵砸”太陽能電池的上層，我們使用優(yōu)化的“氧化銦錫(ΙΤ0)”或“氟參雜錫氧化物(FT0)”作為透明電極層，使用優(yōu)化的“甲基碘化胺(CH3NH3I)”及“二氯化鉛(PbC12)”在“二甲基甲酰胺(DMF)”溶液混合后，勻膠在優(yōu)化的“二氧化鈦(Ti02)”介孔支架，作為吸收層，使用優(yōu)化的“固態(tài)螺環(huán)電解質(zhì)(Spiro-OMeTAD)”作為“孔穴傳送層(HTL)，，。
[0043]雙節(jié)“鈣鈦礦/銅銦鎵砸”太陽能電池的下層，我們首先使用一塊已匹配好“化學(xué)成分”的“銅，銦，鎵，砸(CIGS)”等四元素合成固態(tài)靶材，在較低的基板溫度下，用“脈沖直流電源濺射”或“射頻濺射”鍍膜，將“銅，銦，鎵，砸”等元素，一次性濺射在玻璃基板上；然后再采用帶有“砸(Se)”閉封氣氛的退火爐。
[0044]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其它相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于，它包括:上層的鈣鈦礦層(1)，所述鈣鈦礦層(I)包括依次層壓在一起的上透明導(dǎo)電層(11)、鈣鈦礦吸收層(12)、下透明導(dǎo)電層(13);下層的銅銦鎵砸層(2)，所述銅銦鎵砸層(2)包括依次層壓在一起的氧化鋅摻鋁導(dǎo)電層(21)、氧化鋅層(22)、硫化鎘薄膜層(23)、銅銦鎵砸吸收層(24)、鉬導(dǎo)電層(25)、鈉鈣玻璃基層(26)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于:所述鈣鈦礦層(I)與銅銦鎵砸層(2)兩個(gè)節(jié)層重疊，中間設(shè)置有透明的絕緣層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于:所述鈉鈣玻璃基層(26)的厚度在f4mm之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于:所述鉬導(dǎo)電層(25)為鉬薄膜，其厚度在0.35?1微米之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于:所述銅銦鎵砸吸收層(24)為1.0微米標(biāo)準(zhǔn)厚度的銅銦鎵砸薄膜或1.0微米標(biāo)準(zhǔn)厚度的銅銦鎵砸的晶體，所述銅銦鎵砸吸收層(24)的上層表面，將形成帶“p-n結(jié)”薄膜區(qū)域(2401)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于:所述硫化鎘層(23)為0.05微米厚的硫化鎘層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于:所述氧化鋅層(22)為0.1微米厚的絕緣層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于:所述氧化鋅摻鋁導(dǎo)電層(21)為0.35微米厚的導(dǎo)電透明層，在其上表面設(shè)置有0.05微米厚的第一鎳層(27)，用于加強(qiáng)表面層導(dǎo)電率的導(dǎo)電網(wǎng)格。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于:所述第一鎳層(27)上表面設(shè)置有3.0微米厚的鋁膜層(28)，該鋁膜層為最上一層的導(dǎo)電網(wǎng)格，在其上表面覆有0.05微米厚的第二鎳層(29)，該第二鎳層(29)用于保護(hù)鋁膜層(28)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種雙節(jié)型鈣鈦礦、銅銦鎵砸太陽能電池，其特征在于:所述第二鎳層(29)上設(shè)置有l(wèi).(T4.0毫米厚或3.2毫米標(biāo)準(zhǔn)厚度的鈉鈣覆蓋玻璃層(30)。
【文檔編號(hào)】H01L31/0725GK204189801SQ201420655141
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】馬給民 申請人:東莞日陣薄膜光伏技術(shù)有限公司