CN106298989A - 一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于它包括以下步骤：利用真空方法制备一层铌金属薄膜，然后在上面制备铜铟镓硒、碲化镉吸收层薄膜。本发明所提供的提高附着力的方法，解决了吸收层和背电极之间附着力差的问题，提高了铜铟镓硒、碲化镉电池的光电转换效率及组件的可靠性，且该方法还具有实施简单易行，对设备要求不苛刻，适合连续化生产等优点。
Description
技术领域：
本发明涉及薄膜光伏技术领域，具体的说就是一种提高铜铟镓硒或碲化镉系列太阳能电池中背电极和吸收层之间附着力的方法。
背景技术：
铜铟镓硒（CIGS）或碲化镉（CdTe）系列太阳能电池被认为是能够取代晶硅电池的第二代太阳能电池，是光电转换效率最高的薄膜太阳能电池，具有弱光效应好、成本低、寿命长、稳定性好、抗辐射能力强、可制成柔性光伏建材、抗热斑效应好等优点。铜铟镓硒（CIGS）系列吸收层包括铜铟硒(CIS)、铜铟镓(CIG)、铜铟镓硒(CIGS)、铜铟铝硒(CIAS)、铜铟硫(CIS)等化合物半导体薄膜。
目前，铜铟镓硒（CIGS）吸收层的制备，主要是在背电极Mo上直接制备，但是由于吸收层和背电极Mo之间的附着力差，导致电池的效率提高受到影响，经常有脱层现象，组件的可靠性也较低。而先采用磁控溅射制备背电极Mo，然后在上面采用共蒸法、溅射后硒化、反应溅射、电镀预制层后硒化或涂布方法制备铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜，则是目前很多企业采用的方法，但是这种方法均会出现吸收层和背电极之间附着力差的问题。
发明内容：
本发明就是为了克服现有技术中的不足，提供一种提高铜铟镓硒或碲化镉太阳能电池中背电极和吸收层之间附着力的方法。
本发明提供以下技术方案：
一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于具体包含如下步骤：
（1）在包含衬底的背电极上采用真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜；
（2）在所述的铌(Nb)金属薄膜上面制备铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）吸收层薄膜；
（3）在步骤（2）制备铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）吸收层薄膜上面进行各种后续步骤制备成铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdT）电池，或组件。
在上述技术方案的基础上，还可以有以下进一步的技术方案：
所述步骤（1）中所述的背电极包括单层、多层Mo或其他单层、多层材料的金属背电极。
所述步骤（1）中所述的真空方法，包括溅射或蒸发方法。
所述步骤(2）中所述的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜，指的是铜铟镓硒（CIGS）系列吸收层薄膜：包含铜铟镓硒（CIGS）、铜铟铝硒（CIAS）、铜铟硒（CIS）或铜铟镓硒硫（CIGSS）吸收层薄膜。
步骤（2）中所述的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜制备方法，包括：共蒸法、溅射后硒化、反应溅射、电镀预制层后硒化或涂布方法。
所述步骤（1）中所述的衬底，可以是单纯的衬底，也可以是包含各种底电极、各种阻隔层、各种绝缘层、各种反射层、各种钝化层和各种缓冲层的衬底。
所述步骤（2）中所述的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜，可以进行掺钠、硫等元素，也可以不掺钠、硫等元素。
本发明的优点在于：
本发明所提供的提高背电极和吸收层之间附着力的方法，具有如下优点：1、不需要对现有的生产工艺做大的改动，只需要在背电极和吸收层之间制备一层金属铌（Nb）；2、制备金属铌（Nb）的工艺，可以在溅射、蒸发等成熟的设备上完成；3、可以解决吸收层和背电极之间附着力差的问题；4、可以提升电池的光电转换效率及组件的可靠性。
具体实施方式：
实施例1
一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于具体包含如下步骤：
（1）在玻璃衬底上生长Mo层后,采用溅射的真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜；
（2）在所述的铌(Nb)金属薄膜上面采用共蒸法制备铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜；
（3）在步骤（2）制备所得的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜上再依次制备缓冲层、i-ZnO、AZO，完成电池制作后进行组件封装。
实施例2：
一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于具体包含如下步骤：
（1）在包含多层Mo的底电极上，采用蒸发的真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜；
（2）在所述的铌(Nb)金属薄膜上面采用共蒸法制备铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜；
（3）在步骤（2）制备所得的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜上再依次制备缓冲层、i-ZnO、AZO，完成电池制作后进行组件封装。
实施例3：
一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于具体包含如下步骤：
（1）在包含背电极Mo的玻璃材料衬底上，采用溅射的真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜；
（2）在所述的铌(Nb)金属薄膜上面采用共蒸法制备铜铟镓硒硫（CIGSS）吸收层薄膜；
（3）在步骤（2）制备所得的铜铟镓硒硫（CIGSS）吸收层薄膜上再依次制备缓冲层、i-ZnO、AZO，完成电池制作后进行组件封装。
实施例4：
一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于具体包含如下步骤：
（1）在包含底电极Mo的不锈钢衬底上，采用溅射的真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜；
（2）在所述的铌(Nb)金属薄膜上面采用共蒸法制备碲化镉吸收层薄膜；
（3）在步骤（2）制备所得的碲化镉吸收层薄膜上再依次设置缓冲层、i-ZnO、AZO，完成电池制作后进行组件封装。
实施例5：
一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于具体包含如下步骤：
（1）在沉积有背电极Mo的玻璃衬底上采用溅射的真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜；
（2）在所述的铌(Nb)金属薄膜上面采用涂布方法制备铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜，且在所述的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜中掺入钠元素；
（3）在步骤（2）制备所得的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜上再依次设置缓冲层、i-ZnO、AZO，完成电池制作后进行组件封装。
实施例6：
一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于具体包含如下步骤：
（1）在包含背电极Mo的玻璃衬底上采用溅射的真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜；
（2）在所述的铌(Nb)金属薄膜上面采用溅射后硒化法制备铜铟铝硒（CIAS）吸收层薄膜，且在所述的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜中掺入硫元素；
（3）在步骤（2）制备所得的铜铟铝硒（CIAS）吸收层薄膜上再依次制备缓冲层、i-ZnO、AZO，完成电池制作后进行组件封装。
实施例7：
一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于具体包含如下步骤：
（1）不锈钢衬底上溅射一层Mo，在背电极Mo上采用蒸发的真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜；
（2）在所述的铌(Nb)金属薄膜上面采用电镀预制层后硒化法制备铜铟硒（CIS）吸收层薄膜，且在所述的铜铟硒（CIS）吸收层薄膜中掺入硫元素；
（3）在步骤（2）制备所得的铜铟硒（CIS）吸收层薄膜上再依次制备缓冲层、i-ZnO、AZO，完成电池制作后进行组件封装。
上述1-7实施例只是本发明技术方案的优化说明，并不是对本发明技术方案的限制。因此即使熟悉本行业的技术人员做出了如下改变：改变了铜铟镓硒（CIGSe）电池的结构；改变了铜铟镓硒（CIGSe）吸收层的元素；在铜铟镓硒（CIGSe）吸收层中添加或减少了元素；在衬底和铌(Nb)金属薄膜之间引进了新的缓冲层、阻隔层、钝化层、减反射层、反射层、绝缘层；以及采用了新的衬底、新的底电极等措施；只要是使用真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜，再在铌(Nb)金属薄膜上制备吸收层，通过这层铌(Nb)金属薄膜来改善背电极和吸收层附着力的行为，均视为未脱离本发明的实质内容，应受到本发明的保护。
Claims (7)
1.一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于具体包含如下步骤：
（1）在包含衬底的背电极上采用真空方法制备一层铌(Nb)金属薄膜；
（2）在所述的铌(Nb)金属薄膜上面制备铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）吸收层薄膜；
（3）在步骤（2）制备铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）吸收层薄膜上面进行各种后续步骤制备成铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdT）电池，或组件。
2.根据权利要求1中所述的一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的背电极包括单层、多层Mo或其他单层、多层材料的金属背电极。
3.根据权利要求1中所述的一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的真空方法，包括溅射或蒸发方法。
4.根据权利要求1中所述的一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜，指的是铜铟镓硒（CIGS）系列吸收层薄膜：包含铜铟镓硒（CIGS）、铜铟铝硒（CIAS）、铜铟硒（CIS）或铜铟镓硒硫（CIGSS）吸收层薄膜。
5.根据权利要求1中所述的一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜制备方法，包括：共蒸法、溅射后硒化、反应溅射、电镀预制层后硒化或涂布方法。
6.根据权利要求1中所述的一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于：步骤（1）中所述的衬底，可以是单纯的衬底，也可以是包含各种底电极、各种阻隔层、各种绝缘层、各种反射层、各种钝化层和各种缓冲层的衬底。
7.根据权利要求1中所述的一种提高薄膜太阳能电池背电极和吸收层附着力的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的铜铟镓硒（CIGS）吸收层薄膜，可以进行掺钠、硫等元素，也可以不掺钠、硫等元素。
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