CN101694852B - 一种太阳能电池及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池，用于提供一种太阳能电池，并且延长太阳能电池的使用寿命。所述太阳能电池包括：玻璃、TCO导电层、光电转化层和背电极，背电极包括：AZO层、过渡层、Ag层和金属保护层。其中，过渡层位于AZO层和Ag层之间，用于增加AZO层和Ag层之间的附着力。本发明还公开了制作太阳能电池的方法，包括：对箱体进行抽真空操作；向箱体内通入惰性气体；对箱体通直流电，在电场作用下惰性气体电离后的离子飞击位于阴极的靶材，使靶材粒子射向玻璃，在玻璃上镀膜，得到太阳能电池；其中，靶材包括AZO靶材、过渡层靶材和Ag靶材；玻璃上的膜包括AZO层、过渡层和Ag层。
Description
技术领域
本发明涉及电池领域，特别是涉及太阳能电池及制作方法。
背景技术
1839年法国科学家贝克雷尔发现“光伏效应”，1954年美国科学家恰宾和皮然松制成实用的单晶硅太阳能电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。近年来，随着能源短缺，环境污染等问题的严重，太阳能电池因其清洁环保，可再生的特点获得了良好的发展机遇，发达国家制定了一系列鼓励光伏发电的优惠政策和庞大的光伏工程计划，为太阳能电池产业创造了巨大的市场空间，使其进入了高速发展时期，并带动了上游多晶硅材料和太阳能电池设备的发展。太阳能电池按基板材料可分为多晶硅电池、单晶硅电池、非晶硅电池、带状硅电池、碲化镉(CdTe)及硒铟铜(CIS)等光伏电池。
硅非晶硅薄膜太阳电池起初背电极都采用铝膜。但后来发现Al膜会扩散进入硅膜中。另外Al与Si层的附着力差，有发现Si膜上的Al脱落现象。后来在Al膜与Si层之间添加了一层氧化锌膜/铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)透明导电膜。非晶硅薄膜电池发展到二结，三结时，需要利用近红外区的光。研究发现Ag在近红外区域的反射率优于Al，所以AZO(铝锌氧化物)+Ag背电极结构得到很广的研究与应用。利用透明导电氧化物(TCO)/金属(Metal)结构不仅可以提高长波段反射，增大短路电流，而且可以进一步减薄I层，改善电池的稳定性。TCO作用是阻止金属背电极元素如Ag或Al向硅层扩散，改善界面及电池性能。
参见图1所示，现有技术中的太阳能电池结构为：玻璃+TCO导电层+光电转化层+AZO+Ag+金属保护层。但是由于晶体结构的差异，AZO膜层与Ag膜层的附着力较弱，电池组件的耐侯性较差，影响了电池的使用寿命。
发明内容
本发明实施例提供一种太阳能电池及制作方法，用于提供一种太阳能电池，并且延长太阳能电池的使用寿命。
一种太阳能电池，其按照光的入射方向依次包括：玻璃、TCO导电层、光电转化层和背电极，该背电极依次包括AZO层、Ag层和金属保护层，背电极还包括位于AZO层和Ag层之间的过渡层；所述过渡层用于增加AZO层和Ag层之间的附着力；其中，所述过渡层的材料包括铬、钒、锰、钼、钨、铝和钛中的一种或多种。
过渡层的材料包括铬、钒、锰、钼、钨、铝和钛中的一种或多种。
过渡层的厚度是0.1～50纳米。
一种制造太阳能电池的方法，包括以下步骤：
对箱体进行抽真空操作后向箱体内通入惰性气体；
对箱体通直流电，使惰性气体电离后的离子飞击位于阴极的靶材，令靶材粒子射向玻璃，在玻璃层上依次形成包括AZO层、过渡层和Ag层的镀膜；其中，所述过渡层的材料包括铬、钒、锰、钼、钨、铝和钛中的一种或多种；
其中，靶材包括AZO靶材、过渡层靶材和Ag靶材，过渡层靶材位于AZO靶材和Ag靶材之间。
过渡层的材料包括铬、钒、锰、钼、钨、铝和钛中的一种或多种。
过渡层的厚度范围是0.1～50纳米。
抽真空操作后的箱体的气压为5E-5torr～8E-7torr。
对箱体通直流电后，箱体内的磁极产生垂直于电场的磁场，将箱体内的电子约束在靶材表面附近。
对箱体通电的电压为200V～800V。
所述直流电的电极间距离为50mm～300mm。
本发明实施例中在太阳能电池的AZO层和Ag层之间增加一过渡层，以增加AZO层和Ag层之间的附着力，从而延长太阳能电池的使用寿命。
附图说明
图1为现有技术中太阳能电池的结构图；
图2为本发明实施例中太阳能电池的结构图；
图3为本发明实施例中制造太阳能电池的方法流程图；
图4为本发明实施例中制造过程的示意图。
具体实施方式
本发明实施例中在太阳能电池的AZO层和Ag层之间增加一过渡层，以增加AZO层和Ag层之间的附着力，从而延长太阳能电池的使用寿命。
参见图2，本实施例中的太阳能电池包括：玻璃、TCO导电层、光电转化层和背电极，背电极包括：AZO层、过渡层、Ag层和金属保护层。其中，过渡层位于AZO层和Ag层之间，用于增加AZO层和Ag层之间的附着力。
发明人通过实验发现，过渡层的材料为与AZO层原子结构相似的材料，可以包括铬Cr、钒V、锰Mn、钼Mo、钨W、铝Al和钛Ti中的一种或多种。本实施例中过渡层的厚度范围是0.1～50纳米。
本实施例提供了一种带有过渡层的太阳能电池，下面对制造这种带有过渡层的太阳能电池的工艺进行介绍。
参见图3，本实施例中制造太阳能电池的方法流程如下：
步骤301：对箱体进行抽真空操作。抽真空操作后的箱体的气压为5E-5torr～8E-7torr。
步骤302：向箱体内通入惰性气体。本实施例中的惰性气体为氩气。
步骤303：对箱体通直流电，在电场作用下惰性气体电离后的离子飞击位于阴极的靶材，使靶材粒子射向玻璃，在玻璃上镀膜，得到太阳能电池；其中，靶材包括AZO靶材、过渡层靶材和Ag靶材，过渡层靶材位于AZO靶材和Ag靶材之间；玻璃上的膜包括AZO层、过渡层和Ag层，AZO层相对于过渡层更靠近玻璃。
在电场作用下惰性气体电离后的电子会飞向阳极。
电离后的离子飞击位于阴极的靶材时，不仅会击出靶材粒子，还会击出电子。靶材粒子射向玻璃形成镀膜。击出的电子被加速过程中促使惰性气体发生更多的电离。
对箱体通直流电后，箱体内的磁极产生垂直于电场的磁场，将箱体内的电子约束在靶材表面附近。以延长该电子在等离子体中的运动轨迹，提高其参与气体分子碰撞和电离过程的几率。本实施例中对箱体通电的电压为200V～800V，电极间距离为50mm～300mm。如果不采用该范围，则基本不能形成等离子体，无法实现镀膜。
本实施例中通过在AZO层和Ag层之间增加过渡层来增加AZO层和Ag层之间的附着力。由于增加了过渡层，则可以适当减小AZO层和Ag层的厚度，可提高电池的光电转化效率。
参见图4，本实施例中的靶材从左到右的顺序是AZO靶材、过渡层靶材和Ag靶材。靶材下方有滚轴，玻璃基板通过滚轴从左向右运动，首先经过AZO靶材，在经过AZO靶材时镀上AZO膜，形成AZO层；在经过过渡层靶材时镀上过渡层；在经过Ag靶材时镀上Ag层。使得玻璃基板从左到右运动一次后可镀上多层膜。
本发明实施例中在太阳能电池的AZO层和Ag层之间增加一过渡层，以增加AZO层和Ag层之间的附着力，从而延长太阳能电池的使用寿命。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种太阳能电池，其按照光的入射方向依次包括：玻璃、TCO导电层、光电转化层和背电极，该背电极依次包括AZO层、Ag层和金属保护层，其特征在于，背电极还包括位于AZO层和Ag层之间的过渡层；所述过渡层用于增加AZO层和Ag层之间的附着力；其中，所述过渡层的材料包括铬、钒、锰、钼、钨、铝和钛中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，过渡层的厚度是0.1～50纳米。
3.一种制造太阳能电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
对箱体进行抽真空操作后向箱体内通入惰性气体；
对箱体通直流电，使惰性气体电离后的离子飞击位于阴极的靶材，令靶材粒子射向玻璃，在玻璃层上依次形成包括AZO层、过渡层和Ag层的镀膜；其中，所述过渡层的材料包括铬、钒、锰、钼、钨、铝和钛中的一种或多种；
其中，靶材包括AZO靶材、过渡层靶材和Ag靶材，过渡层靶材位于AZO靶材和Ag靶材之间。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，过渡层的厚度范围是0.1～50纳米。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，抽真空操作后的箱体的气压为5E-5torr～8E-7torr。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对箱体通直流电后，箱体内的磁极产生垂直于电场的磁场，将箱体内的电子约束在靶材表面附近。
7.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对箱体通电的电压为200V～800V。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述直流电的电极间距离为50mm～300mm。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |