CN110112228B - 一种阻隔型cigs太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阻隔型CIGS太阳能电池及其制备方法，属于CIGS太阳能电池薄膜材料技术领域，解决现有技术中ITO的水汽阻隔性能较差容易引起CIGS失效的问题。本发明的阻隔型CIGS太阳能电池包括基板以及依次层叠在基板上的背面电极层、第一吸收层、缓冲层和透明表面电极层，透明表面电极层采用IZTO制成。本发明的制备方法包括如下步骤：在基板上依次形成背面电极层、第一吸收层和缓冲层；在缓冲层的表面形成第一表面电极层和第二表面电极层。本发明的阻隔型CIGS太阳能电池及其制备方法可用于太阳能发电。
Description
技术领域
本发明涉及节能环保，清洁能源技术，具体为一种CIGS太阳能电池薄膜材料技术，尤其涉及一种阻隔型CIGS太阳能电池及其制备方法。
背景技术
能源危机、环境污染是人类正面临的重大挑战，开发新能源和可再生清洁能源是有效解决能源危机和环境污染的重要手段，成为全球发展最快的新兴行业之一。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，CIGS太阳能电池是一种主要由Cu(铜)、In(铟)、Ga(镓)、Se(硒)等制成的多层膜结构，能够有效利用太阳能产生电能，具有光吸收能力强，发电稳定性好、转化效率高，白天发电时间长、发电量高、生产成本低以及能源回收周期短等优点。
现有技术中，CIGS太阳能电池通常包括基板以及依次层叠在基板上的背面电极层、第一吸收层、缓冲层和透明表面电极层，其中，透明表面电极层通常是采用氧化铟锡(ITO)制成的膜材料。
但是，CIGS对水汽非常敏感，而ITO的水汽阻隔性能较差，容易引起CIGS失效。因此，亟需开发一种新的膜材料来替代氧化铟锡(ITO)制成的膜材料，提高太阳能电池的水汽阻隔性。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种阻隔型CIGS太阳能电池及其制备方法，解决现有技术中ITO的水汽阻隔性能较差容易引起CIGS失效的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种阻隔型CIGS太阳能电池包括基板以及依次层叠在基板上的背面电极层、第一吸收层、缓冲层和透明表面电极层，透明表面电极层采用IZTO制成。
在一种可能的设计中，透明表面电极层包括含有IZTO的第一表面电极层和含有ITO的第二表面电极层。
在一种可能的设计中，第一表面电极层包括连续的第一ITO区以及位于第一ITO区中、呈矩阵分布的多个第一IZTO区；第二表面电极层包括连续的第二IZTO区以及位于第二IZTO区中、呈矩阵分布的多个第二ITO区。
在一种可能的设计中，第一ITO区的面积与多个第一IZTO区的总面积之比为0.9～1.1。
在一种可能的设计中，第一IZTO区为正方形时，相邻两个第一IZTO区的间隙与第一IZTO区的边长之比为0.4～0.6。
在一种可能的设计中，第一ITO区和第二ITO区在太阳能电池基板上的投影为连续的平面。
在一种可能的设计中，第二IZTO区的面积与多个第二ITO区的总面积之比为0.9～1.1。
在一种可能的设计中，第二ITO区为正方形时，相邻两个第二ITO区的间隙与第二ITO区的边长之比为0.4～0.6。
在一种可能的设计中，第一IZTO区和第二IZTO区在太阳能电池基板上的投影为连续的平面。
在一种可能的设计中，第一表面电极层与第二表面电极层之间设有形状记忆合金纤维层。
在一种可能的设计中，形状记忆合金纤维层的形状为网格状。
在一种可能的设计中，形状记忆合金纤维层的网格线与第一ITO区、第二ITO区、第一IZTO区和第二IZTO区的至少一个连接线重合。
在一种可能的设计中，透明表面电极层中掺杂纳米Ag颗粒。
本发明还提供了一种阻隔型CIGS太阳能电池的制备方法，用于制备上述阻隔型CIGS太阳能电池，制备方法包括如下步骤：
步骤1：在基板上依次形成背面电极层、第一吸收层和缓冲层；
步骤2：在缓冲层的表面形成第一表面电极层和第二表面电极层。
在一种可能的设计中，第一表面电极层采用如下方法制得：形成一层ITO层，采用刻蚀工艺在ITO层上形成呈矩阵分布的多个IZTO容纳槽，在多个IZTO容纳槽中形成第一IZTO区，ITO层未刻蚀部分为第一ITO区。
在一种可能的设计中，第二表面电极层采用如下方法制得：形成一层IZTO层，采用刻蚀工艺在IZTO层上形成呈矩阵分布的多个ITO容纳槽，在多个ITO容纳槽中形成第二ITO区，IZTO层未刻蚀部分为第二IZTO区。
本发明还提供了一种用于封装上述CIGS太阳能电池的封装结构，其特征在于，封装结构为矩形，包括自上至下压紧的保护膜、结构膜和背膜，CIGS太阳能电池位于结构膜和背膜之间；结构膜和CIGS太阳能电池的大小相同；背膜的面积大于CIGS太阳能电池；保护膜包括主体和边部，主体与CIGS太阳能电池的大小相同，边部设置在主体的四边且与主体为一体结构，边部密封紧密覆盖结构膜和CIGS太阳能电池的侧面并与背膜压紧。
与现有技术相比，本发明有益效果如下：
a)本发明提供的阻隔型CIGS太阳能电池采用IZTO替代透明表面电极层的常用材料ITO，由于IZTO的水汽阻隔性能高于ITO，因此，采用IZTO制成的透明表面电极层能够更好地保护对水汽敏感的缓冲层和第一吸收层，从而提高了上述阻隔型CIGS太阳能电池的工作稳定性。
b)本发明提供的阻隔型CIGS太阳能电池中，透明表面电极层中同时包含IZTO和ITO，使其能够兼具IZTO良好的水汽阻隔性和ITO良好的透光性，能够在不影响透明表面电极层透光性的基础上，提高水汽阻隔性。
c)本发明提供的阻隔型CIGS太阳能电池中，第一表面电极层与第二表面电极层之间设置形状记忆合金纤维层。形状记忆合金纤维具有自诊断、自适应、自修复等功能。当透明表面电极层在高温或者外部撞击的情况下发生形变时，形状记忆合金纤维能够促使其恢复到未变形前的原始状态，从而减小透明表面电极层的形变量，提高上述CIGS太阳能电池整体的工作稳定性，延长上述CIGS太阳能电池的使用寿命。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明实施例一提供的阻隔型CIGS太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的阻隔型CIGS太阳能电池中第一表面电极层的结构示意图；
图3为本发明实施例一提供的阻隔型CIGS太阳能电池中第二表面电极层的结构示意图；
图4为本发明实施例一提供的阻隔型CIGS太阳能电池中第一表面电极层与形状记忆合金纤维层的位置示意图；
图5本发明实施例一提供的阻隔型CIGS太阳能电池中透明表面电极层的剖视图；
图6为本发明实施例一提供的阻隔型CIGS太阳能电池中背面电极层的结构示意图；
图7为本发明实施例一提供的阻隔型CIGS太阳能电池中碱金属复合层的结构示意图；
图8为本发明实施例一提供的阻隔型CIGS太阳能电池中缓冲层的结构示意图；
图9本发明实施例二提供的阻隔型CIGS太阳能电池的制备方法中靶材的结构示意图。
附图标记：
1-基板；2-背面电极层；21-第一电极子层；22-第二电极子层；23第三电极子层；3-第一吸收层；4-缓冲层；41-硒化铟层；42-硫化铟层；5-透明表面电极层；6-第一表面电极层；61-第一ITO区；62-第一IZTO区；7-第二表面电极层；71-第二ITO区；72-第二IZTO区；8-形状记忆合金纤维层；9-Mo层；10-Na掺杂层；11-碱金属复合层；111-第一碱金属层；112-第二碱金属层。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
实施例一
本实施例提供了一种阻隔型CIGS太阳能电池，参见图1至图8，包括基板1以及依次层叠在基板1上的背面电极层2、第一吸收层3、缓冲层4和透明表面电极层5，其中，透明表面电极层5采用氧化铟锌锡(IZTO)制成。
与现有技术相比，本实施例提供的阻隔型CIGS太阳能电池采用IZTO替代透明表面电极层5的常用材料ITO，由于IZTO的结构致密性优于ITO，IZTO的水汽阻隔性能高于ITO，因此，采用IZTO制成的透明表面电极层5能够更好地保护对水汽敏感的缓冲层4和第一吸收层3，从而提高了上述阻隔型CIGS太阳能电池的工作稳定性。
考虑到IZTO的透光性低于ITO，为了减少IZTO对透明表面电极层5透光性的影响，上述透明表面电极层5可以为双层结构，包括第一表面电极层6和第二表面电极层7，其中一层含有IZTO，另一层含有ITO，也就是说，上述透明表面电极层5中同时包含IZTO和ITO，使其能够兼具IZTO良好的水汽阻隔性和ITO良好的透光性，能够在不影响透明表面电极层5透光性的基础上，提高水汽阻隔性。需要说明的是，对于第一表面电极层6和第二表面电极层7的相对位置，第一表面电极层6靠近缓冲层4或者第二表面电极层7靠近缓冲层4均可，可以根据实际情况进行调整。
对于第一表面电极层6的结构，具体来说，其可以包括连续的第一ITO区61以及位于第一ITO区61中、呈矩阵分布的多个第一IZTO区62，同样地，第二表面电极层7可以包括连续的第二IZTO区72以及位于第二IZTO区72中、呈矩阵分布的多个第二ITO区71，这样，从透明表面电极层5整体上来说，其同时具有IZTO结构和ITO结构，结构相对均匀，从而能够实现在不影响透明表面电极层5透光性的基础上，提高水汽阻隔性。
为了进一步提高上述阻隔型CIGS太阳能电池的透光性和水汽阻隔性，上述第一ITO区61和第二ITO区71在太阳能电池基板1上的投影为连续的平面，并且，第一IZTO区62和第二IZTO区72在太阳能电池基板1上的投影为连续的平面。也就是说，第一ITO区61与第二IZTO区72的形状和尺寸相同，位置相对应，第一IZTO区62与第二ITO区71的形状和尺寸相同，位置相对应，从而使得第一IZTO区62和第二IZTO区72能够形成一个完整的水汽阻隔性较好的膜层结构，从而一步提高上述阻隔型CIGS太阳能电池的透光性和水汽阻隔性。
为了提高上述透明表面电极层5整体的均匀性，上述第一ITO区61的面积与多个第一IZTO区62的总面积之比可以控制在0.9～1.1，同样的第二IZTO区72的面积与多个第二ITO区71的总面积之比也可以控制在0.9～1.1。
考虑到第一IZTO区62和第二ITO区71的尺寸和分布密度也会影响透明表面电极层5整体的均匀性，第一IZTO区62和第二ITO区71为正方形时，相邻两个第一IZTO区62的间隙与第一IZTO区62的边长之比可以控制在0.4～0.6，同样地，相邻两个第二ITO区71的间隙与第二ITO区71的边长之比可以可以控制在0.4～0.6。
考虑到上述CIGS太阳能电池需要长期暴露于外界环境中，且其自身结构较为敏感，尤其是对于透明表面电极层5，其位于CIGS太阳能电池的表面，长时间处于太阳光的照射，在高温或者外部撞击的情况下容易发生形变，从而影响CIGS太阳能电池整体的工作稳定性，因此，上述第一表面电极层6与第二表面电极层7之间可以设置形状记忆合金纤维层8。形状记忆合金纤维具有自诊断、自适应、自修复等功能。当透明表面电极层5在高温或者外部撞击的情况下发生形变时，形状记忆合金纤维能够促使其恢复到未变形前的原始状态，从而减小透明表面电极层5的形变量，提高上述CIGS太阳能电池整体的工作稳定性，延长上述CIGS太阳能电池的使用寿命。
需要说明的是，为了减少形状记忆合金纤维层8添加对透光性的影响，其形状可以为网格状。这样，太阳光可以通过形状记忆合金纤维层8射入CIGS太阳能电池的内部，仅网格线部分会对太阳光产生影响，可以尽量减少形状记忆合金纤维层8添加对透光性的影响。
示例性地，网格状形状记忆合金纤维层8的网格线可以与第一ITO区61、第二ITO区71、第一IZTO区62和第二IZTO区72的连接线重合。这是因为，由于第一ITO区61、第二ITO区71、第一IZTO区62和第二IZTO区72的连接线是四个区的连接处，考虑到加工工艺和材料的影响，此处的透光性相对较差，网格线与上述连接线重合，网格状形状记忆合金纤维层8的添加仅会影响透光性相对较差连接线部分的透光性，而不会对透明表面电极层5的其他部分产生影响，从而能够进一步减少形状记忆合金纤维层8添加对透光性的影响。
考虑到透明表面电极层5的电极在实际工作过程中存在电阻发热现象，上述透明表面电极层5中可以掺杂纳米银(Ag)颗粒，这是因为，相对于ITO和IZTO，Ag的导热系数较好，在透明表面电极层5中掺杂Ag能够提高透明表面电极层5的整体导热性，使得电极产生的热量能够更快地扩散至环境中，减少由于电阻发热造成电极损坏的情况。同时，值得注意的是，透明表面电极层5对透光性的要求较高，为了减少Ag掺杂对透明表面电极层5透光性的影响，可以采用Ag的纳米颗粒进行掺杂，纳米尺寸的Ag颗粒对光的吸收较小。
为了进一步提高上述透明表面电极层5的光电性能和稳定性，其中还可以掺杂锆(Zr)。
对于背面电极层2，其中可以掺杂金属Na，从基板1至透明表面电极层5方向，背面电极层2中Na的掺杂量梯度增加，也就是说，背面电极层2可以为至少两层结构，相邻两层电极子层中，靠近透明表面电极层5的电极子层的Na掺杂量高于远离透明表面电极层5的电极子层的Na掺杂量。具体来说，多层电极子层中Na掺杂量可以以等差、等比的方式实现梯度增加。需要说明的是，在实际应用中，虽然背面电极层2的厚度较薄，但是，在背面电极层2中Na的掺杂量梯度增加的情况下，即使存放较长时间Na原子仍然无法均匀分布在背面电极层2中。这样，Na掺杂在背面电极层(Mo)层中，由于Na和Mo均属于金属，两者的相容性较好，从而能够在基本不影响背面电极层2的均匀性的基础上，实现Na的掺杂，Na从背面电极层2能够扩散到第一吸收层3，从而提高太阳能电池的能量转换效率。并且，由于上述CIGS太阳能电池的背面电极层2中掺杂的是纯金属钠，在掺杂过程中不会引入新的杂质元素，从而保证了CIGS太阳能电池的性能。同时，由于从基板1至透明表面电极层5方向，背面电极层2中Na的掺杂量梯度增加，在Na总掺杂量不变的情况下，相比于Na掺杂量相同的背面电极层2，本实施例提供的金属Na掺杂的CIGS太阳能电池，靠近第一吸收层3的电极子层中的Na掺杂量较大，从而增加了电极子层与第一吸收层3之间的Na浓度差，进而能够提高Na渗入第一吸收层3的渗入量和渗入深度，从而能够提高Na的利用率；并且，由于靠近基板1的电极子层中Na掺杂量较小，还能够降低Na渗入基板1的渗入量和渗入深度。
通常情况下，掺杂Na会在一定程度上影响背面电极层2与基板1之间的结合紧密性，从基板1至透明表面电极层5方向，背面电极层2中Na的掺杂量梯度增加，靠近基板1的电极子层中Na掺杂量较小，能够提高基板1与电极子层之间的晶格匹配性，减少两者之间的理化应力，从而能够尽量减小Na掺杂对两者之间结合紧密性造成的影响。
示例性地，背面电极层2可以为三层结构，从透明表面电极层5至基板1方向，背面电极层2依次包括第一电极子层21、第二电极子层22和第三电极子层23，第一电极子层21的Na掺杂量＞第二电极子层22的Na掺杂量＞第三电极子层23的Na掺杂量。
为了进一步提高Na渗入第一吸收层3的渗入量和渗入深度，减小Na渗入基板1的渗入量和渗入深度，第一电极子层21、第二电极子层22和第三电极子层23厚度比可以控制在2～2.5:1～1.2:2～2.5，也就是说，第一电极子层21和第三电极子层23的厚度大于第二电极子层22的厚度。这是因为，第一电极子层21的Na掺杂量和厚度较大，能够提供足够的Na原子渗入到第一吸收层3中，第三电极子层23的厚度较大，使得Na掺杂量较大的第一电极子层21尽量远离基板1，第一电极子层21中的Na基本上不会渗入到基板1中；同时，由于第二电极子层22的设置和Na掺杂量的不同，使得背面电极层2相当于由三种不同类型的材料组成，形成两个不同类型材料之间的界面，该界面由于扩散行为的差别能够对Na和其他杂质元素的扩散具有一定的阻隔作用，从而进一步提高Na渗入第一吸收层3的渗入量和渗入深度，减小Na渗入基板1的渗入量和渗入深度，需要说明的是，第二电极子层22的设置是为了形成阻隔界面，因此，其厚度可以较小。
为了进一步提高电池的光电转换效率，在CIGS层3和缓冲层4之间设有碱金属复合层11，碱金属复合层11包括第一碱金属层111和第二碱金属层112，第一碱金属层111位于靠近CIGS层3的一侧，第二碱金属层111位于靠近缓冲层4的一侧。具体来说，第一碱金属层111包含Na的氟化物、硫化物或硒化物等，如NaF、Na2Se、Na2S、Na2SeO3或NaNbO3，第二碱金属层112包含K和Rb的氟化物、硫化物或硒化物，优选为K的氟化物、硫化物或硒化物。将碱金属层11设计为第一碱金属层111和第二碱金属层112的复合层，并且将第一碱金属层111设于CIGS层3和第二碱金属层112之间，使得第二碱金属层112能阻挡第一碱金属层111中的碱金属向其他层扩散，提高了第一碱金属层111中碱金属的利用率，从而有效降低CIGS层3的缺陷密度，提高载流子浓度，进而提高电池的光电转换效率。同时，由于第二碱金属层112也包含碱金属，所以，第二碱金属层112也能够向CIGS层3提供碱金属，从而进一步降低CIGS层3的缺陷密度，提高载流子浓度，进一步提高电池的光电转换效率。
需要强调的是，邻近CIGS层3的第一碱金属层111中金属Na的质量百分含量高于第二碱金属层112中碱金属的质量百分含量。这是因为，第一碱金属层111中金属Na的质量百分含量较高，增加了第一碱金属层111与CIGS层3之间的Na浓度差，进而能够提高Na渗入CIGS层3的渗入量和渗入深度，从而能够提高Na的利用率。并且，由于靠近背面电极层2的第二碱金属层112中碱金属的质量百分含量较低，还能够降低碱金属渗入背面电极层2的渗入量和渗入深度。
同时，第二碱金属层112的厚度小于第一碱金属层111的厚度。这是因为，一方面第二碱金属层112的厚度较薄，就能够提高碱金属的利用率，达到提高电池的光电转换效率的目的；另一方面避免了第二碱金属层的厚度太厚造成生产材料的浪费以及避免了第二碱金属层的厚度太厚影响太阳能电池各层之间的结合紧密性，降低了工艺难度。
上述缓冲层4的结构，具体来说，其可以包括一层硒化铟层41和三层硫化铟层42，硒化铟层41位于靠近CIGS层3的一侧，每层硫化铟层和每层硒化铟层中均含有金属钠，如图8所示。通过在硫化铟层和硒化铟层中掺杂钠，可以调节缓冲层的带隙和电荷载流子浓度，从而优化从光吸收层经缓冲层到表面电极层的电子跃迁，增加电池的短路电流，提高电池的转换效率。
示例性地，本实施例中的缓冲层4具有4层结构，与单层结构的缓冲层相比，多层结构的缓冲层4具有更精细的带隙能量。更精细的带隙能量一方面使得由外部太阳光形成的电子和/或空穴容易地传输到电极层和窗口层，提高太阳能电池的发电效率；另一方面降低了缓冲层的厚度。
为了减少入射光的反射率，本发明的透明表面电极层5上表面设有光学薄膜涂层，光学薄膜涂层由上至下依次包括第一氧化铟锡层、纳米二氧化硅层、纳米二氧化钛层以第二氧化铟锡层；光学薄膜涂层用于减少入射光的反射，增加入射光在CIGS太阳能薄膜电池内的光程。
具体地，在透明表面电极层5上设有光学薄膜涂层，该光学薄膜涂层由上向下依次包括第一氧化铟锡层、纳米二氧化硅层、纳米二氧化钛层以及第二氧化铟锡层，该光学薄膜涂层的反射系可以根据光学薄膜涂层的倾斜角入射来调节孔隙率，进而调节光学薄膜涂层的光反射率，通过调节该光学薄膜涂层的光反射率，能够大大降低入射光的反射情况，减少入射光的反射损失，增加电池的短路电流和量子效率。
为避免经CIGS层3后未被吸收的入射光通过背面电极层2透射出去，在柔性基底1与背面电极层2之间设有第一陷光结构，第一陷光结构与背面电极层2的界面处为波纹型Ag薄膜；第一陷光结构用于增加入射光在CIGS太阳能薄膜电池内的光程。通过在柔性基底1与背面电极层2之间设置第一陷光结构，能够阻挡经CIGS层3透射过来的光，该波纹型Ag薄膜能够将该部分透射光反射到CIGS层3中，使被第一陷光结构反射的那部分透射光重新进入背面电极层2上方的CIGS层3中，增加入射光在CIGS太阳能薄膜电池内的光程，进而被充分吸收，进而提高入射光吸收性能，增加电池的电流和量子效率。
另外，还可以直接在透明表面电极层5上直接制备第二陷光结构，该第二陷光结构包括均匀铺设在透明表面电极层5上的微纳米层结构，该微纳米层结构由粒径均匀的微纳米球组成，在微纳米层结构的上表面镀一层掺铝氧化锌导电薄膜，通过超声波清洗去除微纳米球，形成第二陷光结构，入射光经第二陷光结构散射后进入到下方的CIGS层3中。
实施例二
本实施例提供了一种阻隔型CIGS太阳能电池的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在基板上依次形成背面电极层、第一吸收层和缓冲层；
步骤2：在缓冲层的表面形成第一表面电极层和第二表面电极层；
第一表面电极层采用如下方法制得：采用溅射工艺形成一层ITO层，采用刻蚀工艺在ITO层上形成呈矩阵分布的多个IZTO容纳槽，采用溅射工艺在多个IZTO容纳槽中形成第一IZTO区，ITO层未刻蚀部分为第一ITO区。
第二表面电极层采用如下方法制得：采用溅射工艺形成一层IZTO层，采用刻蚀工艺在IZTO层上形成呈矩阵分布的多个ITO容纳槽，采用溅射工艺在多个ITO容纳槽中形成第二ITO区，IZTO层未刻蚀部分为第二IZTO区。
与现有技术相比，本实施例提供的阻隔型CIGS太阳能电池的制备方法的有益效果与实施例一提供的阻隔型CIGS太阳能电池的有益效果基本相同，在此不一一赘述。
当第一表面电极层与第二表面电极层之间设有形状记忆合金纤维层时，上述步骤2包括如下步骤：
步骤21：在第一表面电极层表面铺设形状记忆合金纤维；
步骤22：对形状记忆合金纤维进行热压，使得部分形状记忆合金纤维嵌入第一表面电极层中，得到形状记忆合金纤维层；
步骤23：在第一表面电极层和形状记忆合金纤维层表面形成第二表面电极层。
或者，上述步骤2包括如下步骤：
步骤21'：在第二表面电极层表面铺设形状记忆合金纤维；
步骤22'：对形状记忆合金纤维进行热压，使得部分形状记忆合金纤维嵌入第二表面电极层中，得到形状记忆合金纤维层；
步骤23'：在第二表面电极层和形状记忆合金纤维层表面形成第一表面电极层。
采用热压工艺使的形状记忆合金纤维与第一表面电极层和第二表面电极层能够紧密结合，避免形状记忆合金纤维与第一表面电极层、形状记忆合金纤维与第二表面电极层出现空隙，影响CIGS太阳能电池的整体性能。需要说明的是，对于步骤2的两种方法，其实质上基本相同，仅是因为第一表面电极层和第二表面电极层的相对位置不同进行的适当调整。
为了使形状记忆合金纤维与第一表面电极层和第二表面电极层的结合更加紧密，还可以对形状记忆合金纤维进行预处理，预处理包括如下步骤：对形状记忆合金纤维的表面依次进行打磨抛光、酸蚀20s～30s、清洗烘干。其中，对形状记忆合金纤维进行打磨抛光，能够去除形状记忆合金纤维表面的氧化层，使下一步的酸蚀更充分。酸蚀的过程实质上是增加形状记忆合金纤维表面积的过程，经过酸蚀的形状记忆合金纤维在后续的热压过程中充分接触，使第一表面电极层、第二表面电极层和形状记忆合金纤维的结合更加紧密。
对于步骤S2的热压过程，热压的温度、热压的压力和热压的时间是形状记忆合金纤维能否充分伸展，铝合金板与形状记忆合金纤维之间能否充分结合的重要工艺条件，将热压的温度优选为800℃～900℃，热压的压力优选为100MPa～120MPa，热压的时间优选为3h～4h，采用上述工艺条件下，形状记忆合金纤维伸展更加充分，第一表面电极层、第二表面电极层与形状记忆合金纤维之间结合更加紧密，形状记忆铝基复合材料能够在发生形变后更快速地恢复到变形前的状态。
上述背面电极层的形成方法包括如下步骤：采用靶材组件、磁控溅射工艺在基板上依次形成第三电极子层、第二电极子层和第一电极子层。
与现有技术相比，本实施例提供的金属Na掺杂的CIGS太阳能电池的制备方法的有益效果实施例一提供的金属Na掺杂的CIGS太阳能电池的有益效果基本相同，在此不一一赘述。
具体来说，上述靶材组件可以包括第一靶材和第二靶材，第一靶材和第二靶材的结构和尺寸相同，参见图9，均包括层叠的Mo层9和Na掺杂层10，需要说明的是，Na掺杂层10为Na掺杂的Mo层，且其Na掺杂层10的Na掺杂量与第三电极子层的Na掺杂量相同。上述背面电极层的形成方法包括如下步骤：
步骤1：将第一靶材的Mo层9和第二靶材的Na掺杂层10置于成膜区，也就是说，第一靶材的Na掺杂层10和第二靶材的Mo层9置于非成膜区，调节第二靶材的Na掺杂层10对应的磁场强度，采用磁控溅射工艺在基板上形成第三电极子层，使得第三电极子层的Na掺杂量达到设计量；
步骤2：增加第二靶材的Na掺杂层10对应的磁场强度或减小第一靶材的Mo层9对应的磁场强度，采用磁控溅射工艺在第三电极子层上形成第二电极子层，使得第二电极子层的Na掺杂量达到设计量；
步骤3：将第一靶材的Mo层9置于非成膜区，第一靶材和第二靶材的Na掺杂层10均置于成膜区，采用磁控溅射工艺在第二电极子层上形成第一电极子层，使得第一电极子层的Na掺杂量达到设计量。
由于上述CIGS的制备方法中，采用了两个靶材，且每个靶材均包括层叠的Mo层9和Na掺杂层10，通过调整磁场强度以及位于成膜区的膜层，能够依次形成第三电极子层、第二电极子层和第三电极子层，在形成过程中，无需更换靶材，从而能够提高背面电极层的形成效率。
实施例三
本实施例提供了一种薄膜太阳能电池的封装结构，该封装结构为矩形，包括自上至下压紧的保护膜、结构膜和背膜，CIGS太阳能电池位于结构膜和背膜之间；通常情况下，为了方便加工，CIGS太阳能电池一般制作成矩形，封装的核心对象即为CIGS太阳能电池，所以封装结构为矩形。结构膜和CIGS太阳能电池的大小相同；背膜的面积大于CIGS太阳能电池；保护膜包括主体和边部，主体与CIGS太阳能电池的大小相同，边部设置在主体的四边且与主体为一体结构，边部密封紧密覆盖结构膜和CIGS太阳能电池的侧面并与背膜压紧。封装结构中，保护膜的主体、结构膜和CIGS太阳能电池作为主要层压封装的核心，大小需要相等；保护膜的边部用来对侧边进行封装，因此边部的宽度与对应侧边的宽度相等，边部的长度大于太阳能薄膜电池的厚度，多出的部分用来与背膜粘结，实现边部的固定和内部的封装。
本发明实施例的封装结构相当于使用保护膜同时对太阳能薄膜电池的主要光照面和侧面进行封装，无需使用专门的侧边封装材料，简化了太阳能薄膜电池的封装结构，此外，由于保护膜为一个整体，因此减少了封装结构的粘结面，能够降低封装结构透水的风险，进而延长太阳能薄膜电池的使用寿命、降低太阳能薄膜电池对使用环境的需求。
为了在保证封装结构的阻水功能的前提下，使太阳能薄膜电池获得尽量大的光电转换效率，本发明实施例中，保护膜为ETFE膜；结构膜为EEA膜；背膜为双层膜，与CIGS接触的一层为DNP膜，另一层为PET膜。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种阻隔型CIGS太阳能电池，其特征在于，包括基板以及依次层叠在基板上的背面电极层、第一吸收层、缓冲层和透明表面电极层，所述透明表面电极层主要采用IZTO制成；
所述透明表面电极层包括含有IZTO的第一表面电极层和含有ITO的第二表面电极层；
所述第一表面电极层包括连续的第一ITO区以及位于第一ITO区中且呈矩阵分布的多个第一IZTO区；
所述第二表面电极层包括连续的第二IZTO区以及位于第二IZTO区中且呈矩阵分布的多个第二ITO区；
所述第一ITO区和第二ITO区在太阳能电池基板上的投影为连续的平面；所述第一IZTO区和第二IZTO区在太阳能电池基板上的投影为连续的平面；
从透明表面电极层至基板方向，所述背面电极层依次包括第一电极子层、第二电极子层和第三电极子层，第一电极子层的金属Na掺杂量＞第二电极子层的金属Na掺杂量＞第三电极子层的金属Na掺杂量；
所述透明表面电极层设有光学薄膜涂层，所述光学薄膜涂层由上向下依次包括第一氧化铟锡层、纳米二氧化硅层、纳米二氧化钛层以及第二氧化铟锡层；
所述基板为柔性基底，所述柔性基底与背面电极层之间设有第一陷光结构，所述第一陷光结构与背面电极层的界面处为波纹型Ag薄膜；所述第一陷光结构用于增加入射光在CIGS太阳能电池内的光程；
在透明表面电极层上制备第二陷光结构，第二陷光结构包括均匀铺设在透明表面电极层上的微纳米层结构，该微纳米层结构由粒径均匀的微纳米球组成，在微纳米层结构的上表面镀一层掺铝氧化锌导电薄膜，通过超声波清洗去除微纳米球，形成第二陷光结构，入射光经第二陷光结构散射后进入到下方的CIGS层中；
所述第一表面电极层与第二表面电极层之间设有形状记忆合金纤维层；所述形状记忆合金纤维层的形状为网格状；
所述形状记忆合金纤维层的网格线与第一ITO区、第二ITO区、第一IZTO区和第二IZTO区的至少一个连接线重合；
所述透明表面电极层中掺杂纳米Ag颗粒。
2.根据权利要求1所述的阻隔型CIGS太阳能电池，其特征在于，所述第一ITO区的面积与多个第一IZTO区的总面积之比为0.9～1.1。
3.根据权利要求2所述的阻隔型CIGS太阳能电池，其特征在于，所述第一IZTO区为正方形时，相邻两个第一IZTO区的间隙与第一IZTO区的边长之比为0.4～0.6。
4.根据权利要求1所述的阻隔型CIGS太阳能电池，其特征在于，所述第二IZTO区的面积与多个第二ITO区的总面积之比为0.9～1.1。
5.根据权利要求4所述的阻隔型CIGS太阳能电池，其特征在于，所述第二ITO区为正方形时，相邻两个第二ITO区的间隙与第二ITO区的边长之比为0.4～0.6。
6.一种阻隔型CIGS太阳能电池的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1至5任一项所述的阻隔型CIGS太阳能电池，所述制备方法包括如下步骤：
步骤1：在基板上依次形成背面电极层、第一吸收层和缓冲层；
步骤2：在缓冲层的表面形成第一表面电极层和第二表面电极层；
所述背面电极层的形成方法采用靶材组件，所述靶材组件包括第一靶材和第二靶材，所述第一靶材和第二靶材的结构和尺寸相同，均包括层叠的Mo层和Na掺杂层，所述Na掺杂层为Na掺杂的Mo层，且Na掺杂层的Na掺杂量与第三电极子层的Na掺杂量相同，所述形成方法包括如下步骤：
步骤a：将第一靶材的Mo层和第二靶材的Na掺杂层置于成膜区，调节第二靶材的Na掺杂层对应的磁场强度，采用磁控溅射工艺在基板上形成第三电极子层，使得第三电极子层的Na掺杂量达到设计量；
步骤b：增加第二靶材的Na掺杂层对应的磁场强度或减小第一靶材的Mo层对应的磁场强度，采用磁控溅射工艺在第三电极子层上形成第二电极子层，使得第二电极子层的Na掺杂量达到设计量；
步骤c：将第一靶材的Mo层置于非成膜区，第一靶材和第二靶材的Na掺杂层均置于成膜区，采用磁控溅射工艺在第二电极子层上形成第一电极子层，使得第一电极子层的Na掺杂量达到设计量。
7.根据权利要求6所述阻隔型CIGS太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第一表面电极层采用如下方法制得：形成一层ITO层，采用刻蚀工艺在ITO层上形成呈矩阵分布的多个IZTO容纳槽，在多个IZTO容纳槽中形成第一IZTO区，所述ITO层未刻蚀部分为第一ITO区。
8.根据权利要求6所述阻隔型CIGS太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述第二表面电极层采用如下方法制得：形成一层IZTO层，采用刻蚀工艺在IZTO层上形成呈矩阵分布的多个ITO容纳槽，在多个ITO容纳槽中形成第二ITO区，所述IZTO层未刻蚀部分为第二IZTO区。
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