CN108735825B - 太阳能电池背电极和太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了太阳能电池领域，具体公开了一种太阳能电池背电极和太阳能电池及其制备方法。所述太阳能电池背电极的制备方法包括采用磁控溅射法在基底的一侧表面上依次循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层以作为底电极，不同高气压钼层的厚度各自独立地为30‑200nm，不同低气压钼层的厚度各自独立地为40‑300nm，沉积不同高气压钼层的压力各自独立地为0.7‑3.0Pa，沉积不同低气压钼层的压力各自独立地为0.01‑0.5Pa。本发明利用高、低气压下制备周期性多层交替钼层结构，能够使得到的太阳能电池背电极具有良好的电学性质、附着力及高温稳定性，同时降低其残余应力。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体地，涉及一种太阳能电池背电极的制备方法、由该方法制备得到的太阳能电池背电极、一种太阳能电池、一种制备太阳能电池的方法以及由该方法制备得到的太阳能电池。
背景技术
由于化石能源逐渐枯竭，新型能源如太阳能、风能逐渐兴起。太阳能电池作为一种直接将太阳能转化为电能的装置，具有安装形式多样、安全无污染、取之不尽、用之不竭的优点，近年来得到了大力发展。
铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池作为一种非常重要的太阳能电池，其通常包括基底以及依次层叠在基底上的底电极(钼层)、吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极(Ni-Ag层或Ni-Al层等)，其中，在玻璃基板上镀制一层底电极薄膜通常统称为背电极。底电极通常采用直流磁控溅射法形成，具体地，在真空环境下，通入氩气并电离成Ar+，Ar+在阴极电压下的加速下轰击钼靶材，被轰击的原子或原子团沉积到玻璃基板上形成薄膜，其中，沉积温度通常为常温至200℃。吸收层通常采用三步共蒸镀法形成，具体地，将基底温度升至约300℃后共蒸镀In-Ga-Se制得(In,Ga)2Se3层，然后关闭In源、Ga源和Se源，将温度升至约550℃，开启Cu源，制得富铜CIGS层，接着在富铜CIGS层表面制备少量的In-Ga-Se层以使CIGS层贫铜。硫化镉层通常采用化学水浴法形成，具体地，将镉源(如硫酸镉、氯化镉、醋酸镉等)体系采用化学水浴法制备硫化镉(CdS)层，沉积温度通常为60-90℃。氧化锌层和氧化锌铝层均可以采用射频磁控溅射法形成，具体地，在真空环境下，通入氩气并电离成Ar+，Ar+在阴极电压的加速下分别轰击ZnO靶材和ZnO:Al靶材，被轰击的ZnO原子或原子团、ZnO:Al原子或原子团沉积形成薄膜，其中，沉积温度通常为常温至200℃。前电极通常采用电子束蒸发法形成，具体地，在真空条件下，利用高能电子束加热蒸发材料Ni-Ag或Ni-Al等，使蒸发材料气化并向基板运输，在基板上凝结形成薄膜。
大量研究结果表明，当采用磁控溅射法制备背电极时，溅射气压极大地影响了薄膜的性质。通常来说，在高气压下制备的薄膜疏松多孔，电阻率较高但附着力优异，同时薄膜呈张应力；而在低气压下制备的薄膜致密，导电性好但附着力较差，通常呈压缩应力。
在文献溅射钼双层背接触铜铟硒基多晶薄膜太阳能电池(Scofield,J.H.,etc.Thin Solid Films,260(1995)26-31)中，通过在玻璃基底上先沉积一层高气压钼层作为附着力层，然后在其上沉积一层较厚(约1μm)的低气压钼层作为导电层，由此同时具有良好附着力和导电性的膜层。目前，以上方案被广泛用在CIGS薄膜太阳能电池中，即先沉积一层较薄(50-200nm)的高气压钼层用来提高薄膜附着力，然后再沉积一层较厚(大于300nm且小于等于1000nm)的低气压钼层作为导电层。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的太阳能电池背电极的制备方法、由该方法制备得到的太阳能电池背电极、一种太阳能电池、一种太阳能电池的制备方法以及由该方法制备得到的太阳能电池。
本发明的发明人经过深入研究之后发现，现有技术采用“高气压/低气压”的双层背电极结构虽然可以有效地解决膜层附着力和导电性的问题，但是该双层结构因低气压膜层较厚(厚度＞300nm)，这样通常会在膜层中引入较大的残余应力，同时，在镀制吸收层的高温环境中，由于玻璃的热膨胀系数大于钼背电极层，钼膜层将受到热应力作用，即膜层受到玻璃基板较大的挤压力，而致密的膜层无法释放该挤压力，导致膜层出现孔洞或开裂等缺陷。而在“高气压钼/低气压钼/……/高气压钼/低气压钼”的周期性多层底电极结构中，高气压钼层为疏松结构，能够有效释放高温时的热应力，从而有效解决低气压膜层出现空洞或开裂的问题，并且能够有效调制钼层薄膜整体的自身应力并提高其高温耐受性。基于此，完成了本发明。
具体地，第一方面，本发明提供了一种太阳能电池背电极的制备方法，其中，该方法包括采用磁控溅射法在基底的一侧表面上依次循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层以作为底电极，各个高气压钼层的厚度各自独立地为30-200nm，各个低气压钼层的厚度各自独立地为40-300nm，沉积各个高气压钼层的压力各自独立地为0.7-3.0Pa，沉积各个低气压钼层的压力各自独立地为0.01-0.5Pa。
第二方面，本发明提供了由前述第一方面的方法制备得到的太阳能电池背电极。
第三方面，本发明提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括本发明前述第二方面的太阳能电池背电极。
第四方面，本发明还提供了一种太阳能电池，该太阳能电池包括太阳能电池背电极，所述太阳能电池背电极包括采用磁控溅射法在基底的一侧表面上依次循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层而形成的底电极，各个高气压钼层的厚度各自独立地为30-200nm，各个低气压钼层的厚度各自独立地为40-300nm，沉积各个高气压钼层的压力各自独立地为0.7-3.0Pa，沉积各个低气压钼层的压力各自独立地为0.01-0.5Pa。
第五方面，本发明提供一种制备太阳能电池的方法，该方法包括按照本发明第一方面所述的方法形成太阳能电池背电极。
第六方面，本发明提供由前述第五方面的方法制备得到的太阳能电池。
本发明提供的太阳能电池背电极具有以下几个特点：
1)导电性可控：在CIGS薄膜太阳能电池中，载流子在背电极中沿着膜层表面横向传输，因而周期性多层钼层结构相当于多层膜之间形成并联，可通过调整周期性多层钼层的周期数或厚度而调整电阻大小，实现导电性的可控；
2)附着力良好：与基底接触的第一层为高气压钼层，该层为附着力功能层，能够确保薄膜具有良好的附着力。
3)能够降低膜层的应力：高气压钼层薄膜通常具有张应力，低气压钼层具有压缩应力，该周期性多层膜中的应力分布为“张应力/压缩应力/……/张应力/压缩应力”，即应力也呈周期性交替分布，有效降低了整体膜层的应力。
4)高温耐受性良好：在镀制吸收层的高温环境下(400-600℃)，钼层薄膜将受到热应力作用；高气压制备的薄膜疏松多孔，高温耐受性好；低气压下制备的薄膜致密无孔，高温下易出现孔洞和开裂等。而本发明提供的周期性多层膜的结构特征可表示为“疏松/致密/……/疏松/致密”的交替结构，其中疏松层可有效的缓冲致密层的热应力，从而有效提高膜层的高温耐受性。
综上，本发明利用高、低气压下制备周期性多层交替钼层结构，能够使得到的太阳能电池背电极具有良好的电学性质、附着力及高温稳定性，同时降低其残余应力。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的太阳能电池背电极的截面示意图；
图2为由实施例1的方法形成的吸收层的光学显微镜照片；
图3为由实施例4的方法形成的吸收层的光学显微镜照片；
图4为由对比例1的方法形成的吸收层的光学显微镜照片。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供的太阳能电池背电极的制备方法包括采用磁控溅射法在基底的一侧表面上依次循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层以作为底电极，各个高气压钼层的厚度各自独立地为30-200nm、优选各自独立地为40-150nm、更优选各自独立地为50-100nm，各个低气压钼层的厚度各自独立地为40-300nm、优选各自独立地为50-250nm、更优选各自独立地为100-200nm，沉积各个高气压钼层的压力各自独立地为0.7-3.0Pa、优选各自独立地为1.0-2.5Pa、更优选各自独立地为1.0-2.0Pa，沉积各个低气压钼层的压力各自独立地为0.01-0.5Pa、优选各自独立地为0.05-0.4Pa、更优选各自独立地为0.05-0.3Pa。
具体地，如图1所示，假设循环交替次数为n，则所述太阳能电池背电极的制备方法包括采用磁控溅射法在基底的一侧表面上依次沉积高气压钼层H1、低气压钼层L1、高气压钼层H2、低气压钼层L2、……高气压钼层H(n-1)、低气压钼层L(n-1)、高气压钼层Hn、低气压钼层Ln。其中，所述高气压钼层H1、H2、……H(n-1)和Hn的厚度各自独立地为30-200nm，优选各自独立地为40-150nm，更优选各自独立地为50-100nm。所述低气压钼层L1、L2、……L(n-1)和Ln的厚度各自独立地为40-300nm，优选各自独立地为50-250nm，更优选各自独立地为100-200nm。所述高气压钼层H1、H2、……H(n-1)和Hn的沉积压力各自独立地为0.7-1.5Pa，优选各自独立地为1.0-2.5Pa，更优选各自独立地为1.0-2.0Pa。所述低气压钼层L1、L2、……L(n-1)和Ln的沉积压力各自独立地为0.01-0.5Pa，优选各自独立地为0.05-0.4Pa，更优选各自独立地为0.05-0.3Pa。
在本发明中，所述压力均指表压。
所述磁控溅射法的具体操作过程为本领域技术人员公知，具体地，在真空环境下，通入氩气并电离成Ar+，Ar+在阴极电压下的加速下轰击钼靶材，被轰击的原子或原子团沉积到基底上形成薄膜，其中，沉积温度通常为常温至200℃。
本发明对所述循环交替的次数没有特别的限定，可以根据实际情况进行选择。本发明的发明人经过深入研究之后发现，所述循环交替次数越多，则背电极的电阻越小，导电性能越好；所述循环交替次数越少，则背电极的电阻越大，导电性能越差。优选情况下，在本发明中，所述循环交替的次数为使得所述底电极的方阻(方块电阻)小于500mΩ/□，更优选地所述循环交替的次数为2-10，特别优选为3-6。
本发明对沉积所述高气压钼层和低气压钼层的速率没有特别的限定，优选地，沉积各个高气压钼层的速率各自独立地为5-30nm/min，更优选各自独立地为10-20nm/min；沉积各个低气压钼层的速率各自独立地为5-20nm/min，更优选各自独立地为10-15nm/min。所述沉积的速率可以通过膜厚在线监测仪器而得以控制。
根据本发明的一种具体实施方式，所述太阳能电池背电极的制备方法还包括在所述高气压钼层和低气压钼层沉积完成之后，采用磁控溅射法在最外侧低气压钼层表面沉积表面钼层，沉积所述表面钼层的压力为0.01-3.0Pa，优选为0.05-1.5Pa，更优选为0.1-1.0Pa。如此形成的太阳能电池背电极的具体结构为高气压钼层/低气压钼层/……/高气压钼层/低气压钼层/表面钼层。所述表面钼层的厚度优选为10-200nm，更优选为10-100nm，进一步优选为20-75nm。所述表面钼层的沉积速率可以为5-30nm/min，优选为10-20nm/min。
根据本发明，为了提高底电极在基底表面的附着力，优选地，所述太阳能电池背电极的制备方法还包括在沉积高气压钼层和低气压钼层之前，先将所述基底的表面进行预处理，所述预处理的方法包括将所述基底表面清洗干净，接着放入镀膜腔中抽真空至5.0E-3Pa以下，接着在100-200℃下烘烤以去除水汽。其中，所述清洗的方式例如可以为碱洗、醇洗、水洗等中的至少一种。根据本发明的一种优选实施方式，所述清洗的方式包括将所述基底在碱性清洗液中超声清洗10-30分钟，将基底取出并用去离子水冲洗干净以去除残留碱液，然后将基底置于无水乙醇中超声清洗10-30分钟，将基底取出并用去离子水冲洗干净以去除残留乙醇液体，之后将基底置于水中超声清洗10-30分钟，最后将清洗干净的基底用氮气气枪吹干备用。其中，所述碱性清洗液例如可以为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氨水等中的至少一种。其中，所述碱性清洗液通常以其水溶液的形式使用，浓度可以为1重量％至其饱和浓度。所述烘烤的时间可以为10-30分钟。
所述基底可以为玻璃基底，具体可以为普通玻璃基底，也可以为耐高温玻璃基底，优选为钠钙玻璃板、硼酸盐玻璃板和磷酸盐玻璃板中的至少一种。此外，所述基底的厚度通常可以为10-35mm，优选为25-33mm。
本发明还提供了由上述方法制备得到的太阳能电池背电极。
本发明还提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括本发明前述的太阳能电池背电极。
优选地，所述太阳能电池还包括依次层叠在所述太阳能电池背电极的底电极上的吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极。
另外，本发明提供了又一种太阳能电池，该太阳能电池包括太阳能电池背电极，所述太阳能电池背电极包括采用磁控溅射法在基底的一侧表面上依次循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层而形成的底电极，各个高气压钼层的厚度各自独立地为30-200nm，各个低气压钼层的厚度各自独立地为40-300nm，沉积各个高气压钼层的压力各自独立地为0.7-3.0Pa，沉积各个低气压钼层的压力各自独立地为0.01-0.5Pa。优选情况下，本发明的该太阳能电池还包括依次层叠在所述太阳能电池背电极上的吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极。
本发明提供的太阳能电池的主要改进之处在于采用了一种新的太阳能电池背电极，而所述太阳能电池的具体结构可以与现有技术相同。例如，如上所述，所述太阳能电池可以包括太阳能电池背电极以及依次层叠在所述太阳能电池背电极的底电极上的吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极。其中，所述吸收层通常为铜铟镓硒薄膜层，所述前电极通常为Ni-Ag层或Ni-Al层。此外，所述吸收层的厚度可以为1000-3000nm，优选为1500-2500nm；所述硫化镉层的厚度可以为30-70nm，优选为40-60nm；所述氧化锌层的厚度可以为30-100nm，优选为40-60nm；所述氧化锌铝层的厚度可以为100-300nm，优选为150-250nm；所述前电极的厚度可以为500-2000nm，优选为750-1500nm。
本发明还提供了一种制备太阳能电池的方法，该方法包括按照本发明的前述方法形成太阳能电池背电极。优选情况下，该方法还包括在太阳能电池背电极上依次形成吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极。
如上所述，所述太阳能电池的具体结构可以与现有技术相同，例如，可以包括太阳能电池背电极以及依次层叠在所述太阳能电池背电极的底电极上的吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极。因此，相应地，所述太阳能电池的制备方法包括在太阳能电池背电极的底电极上依次形成吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极。本发明提供的太阳能电池的制备方法的主要改进之处在于采用了一种新的方法制备太阳能电池背电极，而其它层结构的组成和形成方式均可以与现有技术相同。例如，所述吸收层可以为铜铟镓硒薄膜层，所述前电极通常为Ni-Ag层或Ni-Al层。此外，所述吸收层的厚度可以为1000-3000nm，优选为1500-2500nm；所述硫化镉层的厚度可以为30-70nm，优选为40-60nm；所述氧化锌层的厚度可以为30-100nm，优选为40-60nm；所述氧化锌铝层的厚度可以为100-300nm，优选为150-250nm；所述前电极的厚度可以为500-2000nm，优选为750-1500nm。根据本发明的一种优选实施方式，所述吸收层采用真空镀膜法形成，且真空镀膜的温度特别优选为250-650℃，更优选为300-600℃，这样能够使得到的吸收层在较高温度下具有较高的结晶性能并进而使得太阳能电池具有较高的光电转化效率。
本发明还提供了由上述方法制备得到的太阳能电池。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中：
膜层的厚度采用台阶仪(由德国布鲁克生产，型号为Dektak XT)测量。
背电极的方块电阻采用JANDEL RM3000型方阻测试仪在常温下测量。
残余应力通过测试镀钼膜前后玻璃基底的曲率变化并用Stoney公式计算得到。
吸收层表面形貌通过光学显微镜(LEICA型号DM 2700M)进行观察。
实施例1
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池背电极及其制备方法。
(1)预处理：
清洗基底：将钠钙玻璃基底在浓度为5.0重量％的碳酸氢钠水溶液中超声清洗20分钟，将玻璃基底取出并用去离子水冲洗干净以去除残留碱液，然后将玻璃基底置于无水乙醇中超声清洗20分钟，将玻璃基底取出并用去离子水冲洗干净以去除残留乙醇液体，之后将玻璃基底置于水中超声清洗20分钟，最后将清洗干净的玻璃基底用氮气气枪吹干备用。
抽本底真空：将清洁的玻璃基底放入镀膜腔体中，抽真空至5.0E-4Pa以下。
烘烤除水汽：将经抽真空之后的玻璃基底在150℃下加热烘烤20分钟，烘烤完冷却30分钟。
(2)沉积底电极：
将经预处理之后的玻璃基底装进背电极磁控溅射镀膜真空腔的镀膜架上，将金属钼(纯度为99.995％、厚度为6mm，下同)作为靶材进行直流磁控溅射在玻璃基底的一侧表面上形成钼层。具体地，通入氩气30sccm，通过控制冷泵板阀位置，调整气压至1.0Pa沉积高气压钼层H1，已知该气压下沉积速率为18.2nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为165s且控制高气压层厚度为50nm而得以控制；然后调整气压至0.05Pa沉积低气压钼层L1，已知该气压下沉积速率为13.5nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为444s且控制低气压层厚度为100nm而得以控制；接着循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层，沉积周期数n为4，得到结构为高气压钼层H1/低气压钼层L1/高气压钼层H2/低气压钼层L2/高气压钼层H3/低气压钼层L3/高气压钼层H4/低气压钼层L4的太阳能电池背电极，沉积每层高气压钼层的条件相同，沉积每层低气压钼层的条件也相同。该太阳能电池背电极的方块电阻以及应力情况见表1。
将该太阳能电池背电极的温度升至300℃，然后采用真空镀膜法在钼层上共蒸镀In-Ga-Se 25min，制得(In,Ga)2Se3层，接着关闭In源、Ga源和Se源，将温度升高至镀制温度530℃，开启Cu源继续蒸镀30min，制得富铜CIGS层，最后在富铜CIGS层的表面继续共蒸镀In-Ga-Se 10min，制得少量In-Ga-Se层以使CIGS贫铜，形成吸收层。采用光学显微镜观察吸收层的表面，结果如图2和表1所示。从图2的结果可以看出，在530℃下镀制的吸收层表面光滑无明显孔洞，说明底电极膜层的高温稳定性良好。
实施例2
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池背电极及其制备方法。
(1)预处理：
与实施例1相同。
(2)沉积底电极：
将经预处理之后的玻璃基底装进背电极磁控溅射镀膜真空腔的镀膜架上，将金属钼作为靶材进行直流磁控溅射在玻璃基底的一侧表面上形成钼层。具体地，通入氩气30sccm，通过控制冷泵板阀位置，调整气压至1.5Pa沉积高气压钼层H1，已知该气压下沉积速率为22.8nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为197s且控制高气压层厚度为75nm而得以控制；然后调整气压至0.1Pa沉积低气压钼层L1，已知该气压下沉积速率为13.8nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为652s且控制低气压层厚度为150nm而得以控制；接着循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层，沉积周期数n为5，得到结构为高气压钼层H1/低气压钼层L1/高气压钼层H2/低气压钼层L2/……/高气压钼层Hn/低气压钼层Ln的太阳能电池背电极，沉积每层高气压钼层的条件相同，沉积每层低气压钼层的条件也相同。该太阳能电池背电极的方块电阻以及应力情况见表1。
将该太阳能电池背电极的温度升至300℃，然后采用真空镀膜法在钼层上共蒸镀In-Ga-Se 25min，制得(In,Ga)2Se3层，接着关闭In源、Ga源和Se源，将温度升高至镀制温度530℃，开启Cu源继续蒸镀30min，制得富铜CIGS层，最后在富铜CIGS层的表面继续共蒸镀In-Ga-Se 10min，制得少量In-Ga-Se层以使CIGS贫铜，形成吸收层。采用光学显微镜观察吸收层的表面，结果如表1所示。
实施例3
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池背电极及其制备方法。
(1)预处理：
与实施例1相同。
(2)沉积底电极：
将经预处理之后的玻璃基底装进背电极磁控溅射镀膜真空腔的镀膜架上，将金属钼作为靶材进行直流磁控溅射在玻璃基底的一侧表面上形成钼层。具体地，通入氩气30sccm，通过控制冷泵板阀位置，调整气压至2.0Pa沉积高气压钼层H1，已知该气压下沉积速率为23.8nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为252s且控制高气压层厚度为100nm而得以控制；然后调整气压至0.3Pa沉积低气压钼层L1，已知该气压下沉积速率为13.9nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为863s且控制低气压层厚度为200nm而得以控制；接着循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层，沉积周期数n为3，得到结构为高气压钼层H1/低气压钼层L1/高气压钼层H2/低气压钼层L2/……/高气压钼层Hn/低气压钼层Ln的太阳能电池背电极，沉积每层高气压钼层的条件相同，沉积每层低气压钼层的条件也相同。该太阳能电池背电极的方块电阻以及应力情况见表1。
将该太阳能电池背电极的温度升至300℃，然后采用真空镀膜法在钼层上共蒸镀In-Ga-Se 25min，制得(In,Ga)2Se3层，接着关闭In源、Ga源和Se源，将温度升高至镀制温度530℃，开启Cu源继续蒸镀30min，制得富铜CIGS层，最后在富铜CIGS层的表面继续共蒸镀In-Ga-Se 10min，制得少量In-Ga-Se层以使CIGS贫铜，形成吸收层。采用光学显微镜观察吸收层的表面，结果如表1所示。
实施例4
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池背电极及其制备方法。
按照实施例1的方法制备太阳能电池背电极，不同的是，沉积周期数n为2，得到结构为高气压钼层H1/低气压钼层L1/高气压钼层H2/低气压钼层L2的太阳能电池背电极。该太阳能电池背电极的方块电阻以及应力情况见表1。
按照实施例1的方法在该太阳能电池背电极上形成吸收层。采用光学显微镜观察吸收层的表面，结果如图3和表1所示。从图3的结果可以看出，在530℃下镀制的吸收层表面光滑无明显孔洞，说明底电极膜层的高温稳定性良好。
实施例5
该实施例用于说明本发明提供的太阳能电池背电极及其制备方法。
按照实施例1的方法制备太阳能电池背电极，不同的是，该方法还包括在低气压钼层的表面采用磁控溅射法形成表面钼层的步骤，具体地：
将经预处理之后的玻璃基底装进背电极磁控溅射镀膜真空腔的镀膜架上，将金属钼作为靶材进行直流磁控溅射在玻璃基底的一侧表面上形成钼层。具体地，通入氩气30sccm，通过控制冷泵板阀位置，调整气压至1.0Pa沉积高气压钼层H1，已知该气压下沉积速率为18.2nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为165s且控制高气压层厚度为50nm而得以控制；然后调整气压至0.05Pa沉积低气压钼层L1，已知该气压下沉积速率为13.5nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为444s且控制低气压层厚度为100nm而得以控制；接着循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层，沉积周期数n为4；之后调整气压至0.7Pa沉积表面钼层，已知该气压下沉积速率为16.2nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为74s且控制低气压层厚度为20nm而得以控制，得到结构为高气压钼层H1/低气压钼层L1/高气压钼层H2/低气压钼层L2/高气压钼层H3/低气压钼层L3/高气压钼层H4/低气压钼层L4/表面钼层的太阳能电池背电极，沉积每层高气压钼层的条件相同，沉积每层低气压钼层的条件也相同。该太阳能电池背电极的方块电阻以及应力情况见表1。
按照实施例1的方法在该太阳能电池背电极上形成吸收层。采用光学显微镜观察吸收层的表面，结果如表1所示。
对比例1
该对比例用于说明参比的太阳能电池背电极及其制备方法。
(1)预处理：
与实施例1相同。
(2)沉积底电极：
将经预处理之后的玻璃基底装进背电极磁控溅射镀膜真空腔的镀膜架上，将金属钼作为靶材进行直流磁控溅射在玻璃基底的一侧表面上形成钼层。具体地，通入氩气30sccm，通过控制冷泵板阀位置，调整气压至1.0Pa沉积高气压钼层H1，已知该气压下沉积速率为18.2nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为659s且控制高气压层厚度为200nm而得以控制；然后调整气压至约0.05Pa沉积低气压钼层L1，已知该气压下沉积速率为13.5nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为1777s且控制低气压层厚度为400nm而得以控制，得到太阳能电池背电极。本对比例的低气压厚度和实施例1的低气压各层厚度之和相同，本对比例的高气压厚度和实施例1的高气压各层厚度之和相同。该太阳能电池背电极的方块电阻以及应力情况见表1。
将该太阳能电池背电极的温度升至300℃，然后采用真空镀膜法在钼层上共蒸镀In-Ga-Se 25min，制得(In,Ga)2Se3层，接着关闭In源、Ga源和Se源，将温度升高至镀制温度530℃，开启Cu源继续蒸镀30min，制得富铜CIGS层，最后在富铜CIGS层的表面继续共蒸镀In-Ga-Se 10min，制得少量In-Ga-Se层以使CIGS贫铜，形成吸收层。采用光学显微镜观察吸收层的表面，结果如图4和表1所示。从图4的结果可以看出，在530℃下镀制的吸收层表面具有明显的多孔结构，说明底电极膜层的高温稳定性较差。
对比例2
按照实施例1的方法制备太阳能电池背电极，不同的是，本对比例中各个低气压钼层的厚度为30nm，高气压钼层厚度为50nm，且沉积周期数n为5，具体地为：
调整气压至0.05Pa沉积低气压钼层L1，已知该气压下沉积速率为13.5nm/min，沉积速率通过设定沉积时间为133s，且控制低气压层厚度为30nm而得以控制。接着循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层，沉积周期数n为5。
其余均与实施例1中相同。该太阳能电池背电极的方块电阻以及应力情况见表1。
按照实施例1的方法在该太阳能电池背电极上形成吸收层。采用光学显微镜观察吸收层的表面，结果如表1所示。
分析：作为CIGS薄膜电池的背电极，要求Mo薄膜具有良好的导电性(要求方阻＜500mΩ/□)，本对比例制备的背电极层中方阻较高，不满足背电极材料的应用要求。
表1
从表1的结果可以看出，本发明提供的太阳能电池背电极的导电性良好，且可通过增大周期数(也为循环交替的次数)以降低方块电阻，例如周期数优选为2-10，并且更优选周期数为3-6。相比传统双层膜，本发明的周期性多层薄膜残余应力较小。此外，本发明的太阳能电池背电极在530℃下镀制的吸收层表面光滑无明显孔洞，说明底电极膜层的高温稳定性良好。而传统的双层膜高温镀制的CIGS表面有较多的孔洞缺陷，说明高温稳定性较差。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (15)
1.一种太阳能电池背电极的制备方法，其特征在于，该方法包括采用磁控溅射法在基底的一侧表面上依次循环交替沉积高气压钼层和低气压钼层以作为背电极，各个高气压钼层的厚度各自独立地为30-200nm，各个低气压钼层的厚度各自独立地为40-300nm，沉积各个高气压钼层的压力各自独立地为0.7-3.0Pa，沉积各个低气压钼层的压力各自独立地为0.01-0.5Pa。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述循环交替的次数为2-10。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述循环交替的次数为3-6。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，各个高气压钼层的厚度各自独立地为50-100nm，各个低气压钼层的厚度各自独立地为100-200nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，沉积各个高气压钼层的压力各自独立地为1.0-2.0Pa，沉积各个低气压钼层的压力各自独立地为0.05-0.3Pa。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，沉积各个高气压钼层的速率各自独立地为5-30nm/min，沉积各个低气压钼层的速率各自独立地为5-20nm/min。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括在所述高气压钼层和低气压钼层沉积完成之后，采用磁控溅射法在最外侧低气压钼层表面沉积表面钼层，沉积所述表面钼层的压力为0.01-3.0Pa。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，该方法还包括在沉积高气压钼层和低气压钼层之前，先将所述基底进行预处理，所述预处理的方法包括将所述基底表面清洗干净，接着放入镀膜腔中抽真空至5.0E-3Pa以下，接着在100-200℃下烘烤以去除水汽。
9.由权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到的太阳能电池背电极。
10.一种太阳能电池，该太阳能电池包括权利要求9所述的太阳能电池背电极。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，该太阳能电池还包括依次层叠在所述太阳能电池背电极上的吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极。
12.一种制备太阳能电池的方法，该方法包括按照权利要求1-8中任意一项所述的方法形成太阳能电池背电极。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，该方法还包括在太阳能电池背电极上依次形成吸收层、硫化镉层、氧化锌层、氧化锌铝层和前电极。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，形成所述吸收层的方法为真空镀膜法，且所述真空镀膜法的镀膜温度为250-650℃。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，形成所述吸收层的方法为真空镀膜法，且所述真空镀膜法的镀膜温度为300-600℃。
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