CN107601921A - 一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：选取高应变点玻璃作为玻璃基底，高应变点玻璃的应变点≥575℃、软化点≥800℃；通过磁控溅射，在玻璃基底顶面由下至上依次溅射生长80～120nm厚度的SiN膜层、50～90nm厚度的CuZn膜层、30～60nm厚度的ZnAl膜层、15～35nm厚度的降阻膜层、20～50nm厚度的防腐蚀膜层及35～65nm厚度的Mo膜层，得到所述光伏背板玻璃；降阻膜层为Ti膜层或Cu膜层；防腐蚀膜层为MoN、MoO、TiN或TiON膜层；通过该方法制备得到的背板玻璃具有高应变点、后期高温硒化不变形、抗腐蚀、低电阻率、薄膜应力小等优点，且多层膜结构与玻璃基底附着强度高，能够阻挡玻璃基底中Na⁺向吸收层的扩散且与CIGS有良好的欧姆接触。

Description

一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，具体是一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法。

背景技术

随着CIGS薄膜太阳能电池的迅速发展，将大幅拉动CIGS薄膜太阳能电池用背板玻璃的需求，背板玻璃具有高电导率，并与CIGS薄膜形成欧姆接触，还能够阻挡硒的腐蚀，该类型的玻璃产品市场空间巨大，有利于我国光伏产业的持续健康发展。同时，国内玻璃产业面临产能过剩的局面，急需转型升级，如该项目产品推广应用，将促进玻璃产业新发展。

目前制备背板玻璃，一般为普通钠钙玻璃+Mo膜的结构，这种结构有以下缺点：

一、 普通钠钙玻璃中Na⁺向CIGS吸收层扩散是不可控的，过多的Na⁺扩散反而会降低CIGS太阳能电池转换效率；并且在后期高温硒化过程中普通钠钙玻璃容易导致背板玻璃变形，两者都会导致产品良率下降；

二、由于传统Mo背电极中Mo膜较厚，导致薄膜应力大，与基板玻璃附着强度较低；且Mo膜制备成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法，通过该方法制备得到的背板玻璃具有高应变点、后期高温硒化不变形、抗腐蚀、低电阻率、薄膜应力小等优点，且多层膜结构与玻璃基底附着强度高，能够阻挡玻璃基底中Na⁺向吸收层的扩散且与CIGS有良好的欧姆接触。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

S1、选取高应变点玻璃作为玻璃基底，高应变点玻璃的应变点≥575℃、软化点≥800℃；

S2、通过磁控溅射，在玻璃基底顶面溅射生长80～120 nm 厚度的SiN膜层；

S3、通过磁控溅射，在SiN膜层顶面溅射生长50～90 nm厚度的CuZn膜层；

S4、通过磁控溅射，在CuZn膜层顶面溅射生长30～60 nm厚度的ZnAl膜层；

S5、通过磁控溅射，在ZnAl膜层顶面溅射生长15～35 nm厚度的降阻膜层，降阻膜层为Ti膜层或Cu膜层；

S6、通过磁控溅射，在降阻膜层顶面溅射生长20～50 nm厚度的防腐蚀膜层，防腐蚀膜层为MoN、MoO、TiN或TiON膜层；

S7、通过磁控溅射，在防腐蚀膜层顶面溅射生长35～65 nm厚度的Mo膜层；得到所述光伏背板玻璃。

本发明的有益效果是：

一、采用高应变点玻璃作为玻璃基底，应变点和软化点较高，550℃以上的制程温度使得玻璃基底在后期硒化过程中不会产生形变；

二、采用多层膜结构，SiN膜层可有效阻挡玻璃基底中的Na⁺扩散至CuZn膜层，且保持CuZn膜层中金属离子与SiN膜层及玻璃基底的绝缘性，有益CIGC薄膜太阳能电池效率的提高。CuZn膜层可以抗腐蚀并降低光伏背板玻璃整体的电阻率。

三、ZnAl膜层使CuZn膜层至降阻膜层有较好的结合力，减小整体光伏背板玻璃膜层的薄膜内应力。

四、降阻膜层可相对降低ZnAl膜层至防腐蚀膜层的电阻率，防腐蚀膜层能够防止后期硒化过程中硒对CuZn膜层的腐蚀。

五、Mo膜层使得硒与Mo反应适量并可控，并与CIGS薄膜形成良好的欧姆接触。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的流程示意图；

图2是本发明制备得到背板玻璃的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

结合图1与图2所示，本发明提供一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

S1、选取高应变点玻璃作为玻璃基底1，高应变点玻璃的应变点≥575℃、软化点≥800℃、热膨胀系数≤ 85×10^-7/℃，2mm厚度的玻璃基底1在波长400～800nm时的光透过率≥92%；

S2、通过磁控溅射，在玻璃基底顶面溅射生长SiN膜层2；

具体为：采用直流磁控溅射，Si靶，通入N₂，在玻璃基底1顶面沉积SiN膜层，工作压强为0.5Pa，功率为120W，N₂流量为10sccm，SiN膜层厚度为95nm；

S3、通过磁控溅射，在SiN膜层2顶面溅射生长CuZn膜层3；

具体为：采用直流磁控溅射，CuZn合金靶，在SiN膜层顶面沉积CuZn膜层3，工作压强为0.6Pa，功率为100W，CuZn膜层厚度为50nm；

S4、通过磁控溅射，在CuZn膜层顶面溅射生厚度的ZnAl膜层4；

具体为：采用直流磁控溅射，ZnAl合金靶，在CuZn膜层顶面沉积ZnAl膜层4，工作压强为0.6Pa，功率为80W，ZnAl膜层4厚度为30nm,然后将步骤S4得到的膜系在300℃合金化，提高电导率；

S5、通过磁控溅射，在ZnAl膜层4顶面溅射生长降阻膜层5，降阻膜层5为Cu膜层；

具体为：采用直流磁控溅射，Cu靶，工作压强为0.6Pa，功率为60W，在ZnAl膜层4顶面沉积Cu膜层，Cu膜层厚度为15nm；

S6、通过磁控溅射，在降阻膜层5顶面溅射生长防腐蚀膜层6，防腐蚀膜层6为MoN膜层；

具体为：采用直流磁控溅射，Mo靶，N₂流量为6sccm，工作压强为0.4Pa，功率为60W，在降阻膜层5顶面沉积MoN膜层，MoN膜层厚度为50nm；

S7、通过磁控溅射，在防腐蚀膜层6顶面溅射生长Mo膜层7；得到所述光伏背板玻璃。

具体为：采用直流磁控溅射，Mo靶，工作压强为0.4Pa，功率为80W，在防腐蚀膜层6顶面沉积Mo膜层，Mo膜层厚度为40nm。

将上述得到的CIGS薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃分别进行方阻测试、耐摩擦测试，耐腐蚀测试，方阻1.1Ω/□，采用刮膜器进行实验后发现没有脱模，并进行双85耐腐蚀测试，发现整体光伏背板玻璃曝露在高湿度下能够抵抗湿气长期渗透。

实施例二

结合图1与图2所示，本发明提供一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

S1、选取高应变点玻璃作为玻璃基底1，高应变点玻璃的应变点≥575℃、软化点≥800℃、热膨胀系数≤ 85×10^-7/℃，2mm厚度的玻璃基底1在波长400～800nm时的光透过率≥92%；

S2、通过磁控溅射，在玻璃基底顶面溅射生长SiN膜层2；

具体为：采用直流磁控溅射，Si靶，通入N₂，在玻璃基底1顶面沉积SiN膜层，工作压强为0.4Pa，功率为100W，N₂流量为10sccm，SiN膜层厚度为90nm；

S3、通过磁控溅射，在SiN膜层2顶面溅射生长CuZn膜层3；

具体为：采用直流磁控溅射，CuZn合金靶，在SiN膜层顶面沉积CuZn膜层3，工作压强为0.4Pa，功率为110W，CuZn膜层厚度为60nm；

S4、通过磁控溅射，在CuZn膜层顶面溅射生厚度的ZnAl膜层4；

具体为：采用直流磁控溅射，ZnAl合金靶，在CuZn膜层顶面沉积ZnAl膜层4，工作压强为0.5Pa，功率为120W，ZnAl膜层4厚度为40nm,然后将步骤S4得到的膜系在300℃合金化，提高电导率；

S5、通过磁控溅射，在ZnAl膜层4顶面溅射生长降阻膜层5，降阻膜层5为Ti膜层；

具体为：采用直流磁控溅射，Ti靶，工作压强为0.4Pa，功率为80W，在ZnAl膜层4顶面沉积Ti膜层，Ti膜层厚度为25nm；

S6、通过磁控溅射，在降阻膜层5顶面溅射生长防腐蚀膜层6，防腐蚀膜层6为TiN膜层；

具体为：采用直流磁控溅射，Ti靶，N₂流量为5sccm，工作压强为0.4Pa，功率为60W，在降阻膜层5顶面沉积TiN膜层，TiN膜层厚度为40nm；

S7、通过磁控溅射，在防腐蚀膜层6顶面溅射生长Mo膜层7；得到所述光伏背板玻璃。

具体为：采用直流磁控溅射，Mo靶，工作压强为0.5Pa，功率为100W，在防腐蚀膜层6顶面沉积Mo膜层，Mo膜层厚度为50nm。

将上述得到的CIGS薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃分别进行方阻测试、耐摩擦测试，耐腐蚀测试，方阻0.9Ω/□，采用刮膜器进行实验后发现没有脱模，并进行双85耐腐蚀测试，发现整体光伏背板玻璃曝露在高湿度下能够抵抗湿气长期渗透。

实施例三

结合图1与图2所示，本发明提供一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法，包括以下步骤：

S1、选取高应变点玻璃作为玻璃基底1，高应变点玻璃的应变点≥575℃、软化点≥800℃、热膨胀系数≤ 85×10^-7/℃，2mm厚度的玻璃基底1在波长400～800nm时的光透过率≥92%；

S2、通过磁控溅射，在玻璃基底顶面溅射生长SiN膜层2；

具体为：采用直流磁控溅射，Si靶，通入N₂，在玻璃基底1顶面沉积SiN膜层，工作压强为0.4Pa，功率为100W，N₂流量为8sccm，SiN膜层厚度为90nm；

S3、通过磁控溅射，在SiN膜层2顶面溅射生长CuZn膜层3；

具体为：采用直流磁控溅射，CuZn合金靶，在SiN膜层顶面沉积CuZn膜层3，工作压强为0.4Pa，功率为80W，CuZn膜层厚度为65nm；

S4、通过磁控溅射，在CuZn膜层顶面溅射生厚度的ZnAl膜层4；

具体为：采用直流磁控溅射，ZnAl合金靶，在CuZn膜层顶面沉积ZnAl膜层4，工作压强为0.4Pa，功率为80W，ZnAl膜层4厚度为47nm,然后将步骤S4得到的膜系在300℃合金化，提高电导率；

S5、通过磁控溅射，在ZnAl膜层4顶面溅射生长降阻膜层5，降阻膜层5为Ti膜层；

具体为：采用直流磁控溅射，Ti靶，工作压强为0.4Pa，功率为60W，在ZnAl膜层4顶面沉积Ti膜层，Ti膜层厚度为26nm；

S6、通过磁控溅射，在降阻膜层5顶面溅射生长防腐蚀膜层6，防腐蚀膜层6为MoN膜层；

具体为：采用直流磁控溅射，Mo靶，N₂流量为6sccm，工作压强为0.4Pa，功率为100W，在降阻膜层5顶面沉积MoN膜层，MoN膜层厚度为45nm；

S7、通过磁控溅射，在防腐蚀膜层6顶面溅射生长Mo膜层7；得到所述光伏背板玻璃。

具体为：采用直流磁控溅射，Mo靶，工作压强为0.4Pa，功率为100W，在防腐蚀膜层6顶面沉积Mo膜层，Mo膜层厚度为50nm。

将上述得到的CIGS薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃分别进行方阻测试、耐摩擦测试，耐腐蚀测试，方阻0.7Ω/□，采用刮膜器进行实验后发现没有脱模，并进行双85耐腐蚀测试，发现整体光伏背板玻璃曝露在高湿度下能够抵抗湿气长期渗透。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种薄膜太阳能电池用光伏背板玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选取高应变点玻璃作为玻璃基底，高应变点玻璃的应变点≥575℃、软化点≥800℃；

S2、通过磁控溅射，在玻璃基底顶面溅射生长80～120 nm 厚度的SiN膜层；

S3、通过磁控溅射，在SiN膜层顶面溅射生长50～90 nm厚度的CuZn膜层；

S4、通过磁控溅射，在CuZn膜层顶面溅射生长30～60 nm厚度的ZnAl膜层；

S5、通过磁控溅射，在ZnAl膜层顶面溅射生长15～35 nm厚度的降阻膜层，降阻膜层为Ti膜层或Cu膜层；

S6、通过磁控溅射，在降阻膜层顶面溅射生长20～50 nm厚度的防腐蚀膜层，防腐蚀膜层为MoN、MoO、TiN或TiON膜层；

S7、通过磁控溅射，在防腐蚀膜层顶面溅射生长35～65 nm厚度的Mo膜层；得到所述光伏背板玻璃。