產(chǎn)生第一溝槽，在背 電極2與基板1相對的表面鍍上P型光吸收層3,所述的光吸收層為銅銦鎵硒層、銅銦硒或 銅銦硒硫?qū)?；接著采用機械切割的方式在刻劃并貫穿P型光吸收層3而形成第二溝槽，在具 有第二溝槽的P型光吸收層3與背電極2層相對的表面鍍上硫化鎘緩沖層，從而制得需要 加工的太陽能電池半成品電池片。
[0027] 若選用不銹鋼作為基底時，直接在基板1上鍍制鉬金屬層和鉻金屬層的背電極2 作為太陽能電池的襯底；然后在背電極2與基板1相對的表面鍍上P型光吸收層3,所述的 P型光吸收層3為銅銦鎵硒層、銅銦硒或銅銦硒硫?qū)?；接著P型光吸收層3與背電極2層相 對的表面鍍上硫化鎘緩沖層4,從而制得需要加工的太陽能電池半成品電池片。
[0028] 制備得到半成品電池片后，轉(zhuǎn)入進行窗口層5的制備，所述的窗口層5包括本征層 6和摻雜導(dǎo)電層7,所述的本征層6和摻雜導(dǎo)電層7均以二乙基鋅或二甲基鋅作為鋅源采用 低壓化學(xué)氣相沉積法沉積成膜，所述的本征層6為本征氧化鋅i-ZnO薄膜，所述的摻雜導(dǎo)電 層7為鋁摻雜氧化鋅Ζη0:Α1薄膜和硼摻雜氧化鋅ZnO:B薄膜，所述的本征層6和摻雜導(dǎo)電 層7依序沉積在N型緩沖層4表面。其具體的制備流程包括：
[0029] 第一步.本征層6的低氣壓氣相化學(xué)反應(yīng)沉積制備。將前述半成品電池片移入進 片腔室，抽真空到0.1 Pa~IOPa并加熱到150°C~200°C;然后把半成品電池片轉(zhuǎn)入低氣壓 氣相化學(xué)反應(yīng)沉積設(shè)備工藝腔室，再加熱到170°C~220°C，待溫度均勻后，導(dǎo)入包括二乙 基鋅或二甲基鋅蒸氣、純氫氣、水蒸氣的混合氣體，控制氣體壓力為30~200Pa，經(jīng)受熱分 解后，在上述電池半成品表面均勻覆蓋上一層未摻雜的氧化鋅ZnO本征薄膜，本征層6的厚 度可根據(jù)生產(chǎn)實際需要控制在30-70nm ;
[0030] 第二步，透明導(dǎo)電層的磁控濺射制備。所述的透明導(dǎo)電層為鋁摻雜氧化鋅Ζη0:Α1 薄膜，將第一步所得的鍍制有本征層6的電池片半成品傳送到磁控濺射設(shè)備中，用真空 栗抽取氣體控制本底真空度為10 3Pa以下，控制濺射溫度為200~350°C、濺射氣壓為 10 1Pa~IOPa進行濺射。以摻雜有三氧化二鋁的氧化鋅作為固體靶材，采用磁控濺射法在 本征層6表面濺射形成透明導(dǎo)電層，初步形成導(dǎo)電層，為后續(xù)對導(dǎo)電層進行摻雜優(yōu)化提高 基礎(chǔ)。
[0031] 第三步、摻雜導(dǎo)電層7的低氣壓氣相化學(xué)反應(yīng)沉積制備。具體可以根據(jù)需要制備 硼摻雜ZnO:B薄膜或者鋁摻雜Ζη0:Α1薄膜，其具體的操作步驟如下：
[0032] 硼摻雜ZnO:B薄膜的低壓化學(xué)氣相法沉積制備：把第二步所制得鍍有ZnO本征 層6的半成品電池片傳送到低壓化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔室，調(diào)節(jié)溫度為170°C~220°C之 間，導(dǎo)入二乙基鋅、摻雜有2 %硼烷的氫氣、純氫氣和水蒸氣的混合氣體，沉積氣體流量 的比值為：二乙基鋅：摻雜有2 %硼烷的氫氣：純氫氣：水蒸氣的比值為800 : 100~ 250 : 100 : 1200~2000;經(jīng)受熱分解后，在半成品電池片表面鍍上一層摻雜有硼元素的 氧化物ZnO:B薄膜，該ZnO:B薄膜具有導(dǎo)電性好、透過率高和光散射好的優(yōu)點，形成完整窗 口層5 ;
[0033] 鋁摻雜Ζη0:Α1薄膜的低氣壓氣相化學(xué)反應(yīng)沉積制備：把第一步所制得鍍有ZnO本 征層6的半成品電池片傳送到化學(xué)氣相沉積反應(yīng)腔室，調(diào)節(jié)溫度為170°C~220°C之間，導(dǎo) 入二乙基鋅或二甲基鋅、三甲基鋁、純氫氣和水蒸氣的混合氣體；二乙基鋅或二甲基鋅、三 甲基鋁、純氫氣和水蒸氣的混合氣體，經(jīng)受熱分解后，在半成品電池片表面鍍上一層摻雜有 鋁元素的氧化物ZnO = Al薄膜，該鋁摻雜氧化鋅ZnO = Al薄膜具有導(dǎo)電性好、透過率高和光散 射好的有點，形成完整窗口層5 ;
[0034] 同時，為了滿足工藝的需要，硼摻雜ZnO:B薄膜和鋁摻雜Ζη0:Α1薄膜可以進行疊 加沉積以提高摻雜導(dǎo)電層7的導(dǎo)電性和透光性。
[0035] 為了進一步說明本發(fā)明的技術(shù)效果，以下結(jié)合具體實施例對采用本發(fā)明的效果進 行具體驗證，為了方便進行比較，我們在實施例鐘對磁控濺射法或低壓化學(xué)氣相法進行對 比測試，部分?jǐn)?shù)據(jù)采用相對值進行對比，對比結(jié)果如下：
[0036]
[0037]
[0038]
[0039] 從以上數(shù)據(jù)可以看到，采用本發(fā)明的低壓化學(xué)氣相法制備窗口層5的太陽能電池 在開路電壓、短路電流和組件功率上均有一定程度的提升，性能提高；而制備工藝上，磁控 濺射法的真空度一般在〇. IPa，本發(fā)明低壓化學(xué)氣相法的真空度為lOOPa，真空度要求降 低，設(shè)備投資降低，規(guī)?；a(chǎn)成本較常規(guī)的磁控濺射法可以顯著下降。
[0040] 同時，為了進一步從表面形貌驗證磁控濺射法和低壓化學(xué)氣相沉積法在制備窗口 層5的差異，選取實施例1和實施例2對磁控濺射法制備的窗口層5和低壓化學(xué)氣相法沉 積的窗口層5的在制備窗口層5后的表面形貌進行對比研究，如圖2和圖3所示。在圖2 中，窗口層55在P型光吸收層3表面呈臺階狀覆蓋，覆蓋十分不完全；在圖3中，窗口層55 完全覆蓋P型光吸收層3,覆蓋效果好，覆蓋厚度均勻性好，可以進一步解釋了二者在性能 上差異的原因。
[0041] 以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制；凡 本行業(yè)的普通技術(shù)人員均可按說明書附圖所示和以上所述而順暢地實施本發(fā)明；但是，凡 熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而 作出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實施例；同時，凡依據(jù)本發(fā)明 的實質(zhì)技術(shù)對以上實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變等，均仍屬于本發(fā)明的 技術(shù)方案的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，所述的太陽能電池包括基板、背電極、 P型光吸收層、N型緩沖層和窗口層，所述的背電極、P型光吸收層、N型緩沖層和窗口層依 序沉積在基板上，其特征在于：所述的窗口層包括本征層和摻雜導(dǎo)電層，所述的本征層為本 征氧化鋅i-ZnO薄膜，所述的摻雜導(dǎo)電層為鋁摻雜氧化鋅ZnO : Al薄膜或硼摻雜氧化鋅 ZnO : B薄膜，所述的本征層和摻雜導(dǎo)電層均以二乙基鋅或二甲基鋅作為鋅源采用低氣壓 化學(xué)氣相沉積法沉積成膜，所述的本征層和摻雜導(dǎo)電層依序沉積在N型緩沖層表面。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于：所述本 征氧化鋅i-ZnO薄膜的沉積氣氛為二乙基鋅或二甲基鋅、純氫氣、水蒸氣，沉積氣體流量的 流量比為二乙基鋅或二甲基鋅：純氫氣：水蒸氣為800 : 100 : 1200~2000,沉積溫度為 170°C~220°C，沉積厚度為30~70nm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于：所述硼 摻雜氧化鋅ZnO : B薄膜的沉積溫度為175 °C -220 °C，沉積氣氛為二乙基鋅或二甲基鋅、摻 雜有2 %硼烷的氫氣、純氫氣和水蒸氣的混合氣體。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于：所述鋁 摻雜氧化鋅ZnO : Al薄膜的沉積溫度為175°C_220°C，沉積氣氛為二乙基鋅或二甲基鋅、 三甲基鋁、純氧氣和水蒸氣的混合氣體。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于：所述硼 摻雜氧化鋅ZnO : B薄膜沉積氣體流量二乙基鋅或二甲基鋅：摻雜有2%硼烷的氫氣：純 氫氣：水蒸氣的比值為800 : 100~250 : 100 : 1200~2000。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于：所述鋁 摻雜氧化鋅ZnO : Al薄膜沉積氣體流量二乙基鋅或二甲基鋅：三甲基鋁：純氫氣：水蒸 氣的比值為800 : 100~500 : 1~10 : 1200~2000。7. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于：所 述的摻雜導(dǎo)電層沉積成膜前還包括鍍制透明導(dǎo)電層處理工序，所述的透明導(dǎo)電層為鋁摻雜 氧化鋅ZnO : AL薄膜，所述的鍍制透明導(dǎo)電層處理工序以摻雜有三氧化二鋁的氧化鋅作為 固態(tài)靶材，采用磁控濺射法在本征層表面濺射形成透明導(dǎo)電層，所述磁控濺射的本底真空 度為小于10 3Pa、濺射溫度為200-350°C、濺射氣壓為10 1Pa~10Pa。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于：所述的P 型光吸收層為銅銦鎵硒層、銅銦硒層或銅銦硒硫?qū)印?. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于：所述的N 型緩沖層為硫化鎘層。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于：所述的 背電極為鉬金屬層和鉻金屬層。
【專利摘要】本發(fā)明涉及薄膜太陽能電池光伏領(lǐng)域，提供了一種提高薄膜太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的方法，所述的薄膜太陽能電池包括基板、背電極、P型光吸收層、N型緩沖層和窗口層，所述的背電極、P型光吸收層、N型緩沖層和窗口層依序沉積在基板上。所述的窗口層包括本征層和摻雜導(dǎo)電層，所述的本征層為本征氧化鋅i-ZnO薄膜，所述的摻雜導(dǎo)電層為鋁摻雜氧化鋅ZnO∶Al薄膜或硼摻雜氧化鋅ZnO∶B薄膜，所述的本征層和摻雜導(dǎo)電層均以二乙基鋅或二甲基鋅作為鋅源采用低氣壓化學(xué)氣相沉積法沉積成膜，所述的本征層和摻雜導(dǎo)電層依序沉積在N型緩沖層表面。本發(fā)明的制備方法制備的太陽能電池具有轉(zhuǎn)換效率高、工藝設(shè)備要求低、便于規(guī)模化生產(chǎn)和成本低廉的特點。
【IPC分類】H01L31/18, C23C16/40
【公開號】CN105047750
【申請?zhí)枴緾N201410537692
【發(fā)明人】湯安東, 蒿俊波
【申請人】廣東漢能薄膜太陽能有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2014年10月10日