CN111463307A - 薄膜太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种薄膜太阳能电池及其制备方法。薄膜太阳能电池包括依次设置的基板、背电极层、光吸收层、缓冲层、前电极层，所述缓冲层包括层叠设置的第一缓冲层和第二缓冲层，所述第一缓冲层包括ZnOS膜层。本技术方案提供的薄膜太阳能电池中采用ZnOS膜层代替现有技术中的CdS膜层缓冲层，制备无镉缓冲层CIGS太阳能电池。采用ZnOS膜层作为缓冲层的薄膜太阳能电池可以避免使用重金属镉，免去工业上复杂的重金属处理工艺，同时会生产工人身体的危害大幅降低。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能电池技术领域，具体而言，涉及一种薄膜太阳能电池及其制备方法。
背景技术
CIGS薄膜太阳能电池，即铜铟镓硒薄膜太阳能电池，是当前最先进，光电转化效率最高的薄膜发电技术之一，实际范围内已有GW级的量产产能，并在进一步急速扩张中。CIGS组件产品不仅可应用于光伏发电站，同时可应用于光伏建筑一体化(即BIPV)、光伏屋顶发电或光伏附着建筑(即BAPV)等领域。此外，柔性铜铟镓硒光伏组件的轻柔薄的特点，也可使其应用于便携式发电产品，如发电纸，发电背包等。
在产业化的CIGS的组件制造过程中，与CIGS搭配的n结缓冲层最佳材料为硫化镉。但该层所使用的镉元素属于剧毒重金属，使用时需要配备复杂的废液处理系统，以保证不对环境产生污染。同时硫化镉若操作不当，也会对人员造成伤害。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供了一种薄膜太阳能电池及其制备方法。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，本申请提供了一种薄膜太阳能电池。
根据本申请实施例提供的一种薄膜太阳能电池，其包括依次设置的基板、背电极层、光吸收层、缓冲层、前电极层，所述缓冲层包括层叠设置的第一缓冲层和第二缓冲层，所述第二缓冲层设置于所述第一缓冲层与所述前电极层之间；
所述第一缓冲层包括ZnOS膜层；
所述第二缓冲层为n型材料，其光学带隙介于所述第一缓冲层的光学带隙与所述前电极层的光学带隙之间。
进一步的，在本申请薄膜太阳能电池中，所述ZnOS膜层的厚度为15-30nm。
进一步的，在本申请薄膜太阳能电池中，所述ZnOS膜层中ZnS与ZnO的摩尔比值为0.2～0.7。
进一步的，在本申请薄膜太阳能电池中，所述第二缓冲层包括ZnMgO膜层。
进一步的，在本申请薄膜太阳能电池中，所述ZnMgO膜层的厚度为35-60nm。
进一步的，在本申请薄膜太阳能电池中，所述ZnMgO膜层中Mg与ZnO的摩尔比为(3：97)～(1:9)。
进一步的，在本申请薄膜太阳能电池中，所述前电极层为AZO层或BZO层。
进一步的，在本申请薄膜太阳能电池中，
还包括高阻层(8)，所述高阻层设于所述缓冲层与所述前电极层之间，所述高阻层(8)为i-ZnO层；
所述基板包括玻璃基板、不锈钢板基板，柔性不锈钢带基板中的一种；
所述背电极层包括钼层、钼铝、钼银合金层中的一种；
所述光吸收层为铜铟镓硒层、铜铟硒层、砷化镓层中的一种。
为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，本申请提供了一种上述的薄膜太阳能电池的制备方法。
本申请实施例提供的一种薄膜太阳能电池的制备方法，其包括以下步骤：
将氨水和硫脲水溶液，形成预混合液；
分别将所述预混合液和硫酸锌水溶液进行加热至70-85℃，然后混合，得到沉积液；
将表面依次设置有背电极、光吸收层的电池基板放入所述沉积液中，采用化学水浴沉积工艺在所述光吸收层远离所述背电极的表面沉积形成ZnOS膜层，获得表面形成有所述ZnOS膜层的太阳能电池。
进一步的，在本申请薄膜太阳能电池的制备方法中，在所述沉积液中，所述硫酸锌的浓度为0.05-0.2mol/L，所述硫脲的浓度为0.2-0.6mol/L，所述氨水的浓度为1-6mol/L。
进一步的，在本申请薄膜太阳能电池的制备方法中，在所述采用化学水浴沉积工艺在所述光吸收层远离所述背电极的表面沉积形成ZnOS膜层步骤之后，还包括：对所述表面形成有所述ZnOS膜层的太阳能电池进行退火处理，退火温度为200℃，退火时间为15分钟。
本申请技术方案提供的薄膜太阳能电池，包括两层缓冲层，所述第一缓冲层与所述第二缓冲层，该第一缓冲层为ZnOS膜层，一方面采用该无隔缓冲层可以避免使用重金属镉，免去工业上复杂的重金属处理工艺，降低对生产工人身体的危害，该第二缓冲层设置于所述第一缓冲层与所述前电极层之间，第二缓冲层为n型材料，其光学带隙介于所述第一缓冲层的光学带隙与所述前电极层的光学带隙之间，采用该两层缓冲层结构制备的电池，可以增强缓冲层结构与前电极的光学带隙的匹配，减少ZnOS膜层与AZO的界面复合损失，提高电池的开路电压，进而提高电池的光电转换效率。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示意性的给出了现有技术中一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的结构参考图；
图2示意性的给出了现有技术中另一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的结构参考图；
图3示意性的给出了本申请中铜铟镓硒薄膜太阳能电池的结构参考图；
图4示意性的给出了本申请中铜铟镓硒薄膜太阳能电池的结构参考图；以及
图5给出了本申请中ZnOS和CdS在不同波长范围内光透过率的对应关系图，其中横坐标表示波长，纵坐标表示光透过率。
附图标记：
1、基板；2、背电极层；3、光吸收层；4、第一缓冲层；5、第二缓冲层；6、前电极层；7、缓冲层；8、高阻层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，给出了现有技术中的一种薄膜太阳能电池，其结构包括依次设置的玻璃基板、钼层(Mo层)、铜铟镓硒膜层(CIGS膜层)、硫化镉膜层(CdS膜层)、本征氧化锌膜层(iZO膜层)和铝掺杂氧化锌膜层(AZO膜层)。其中，缓冲层中包含有硫化镉，属于较佳的与CIGS搭配的n结缓冲层材料，但所使用的镉元素属于剧毒重金属，使用时需要配备复杂的废液处理系统，以保证不对环境产生污染。同时硫化镉若操作不当，也会对人员造成伤害。
由于上述原因，本申请实施方式中采用无镉缓冲层来避免引入剧毒的镉元素，通常采用的无镉缓冲层为ZnOS膜层，之后进行制备本征氧化锌iZO膜层，及AZO层作为前电极层，最终形成的薄膜太阳能电池的结构如图2所示，该太阳能电池结构包括依次设置的玻璃基板、Mo层、CIGS光吸收层、ZnOS缓冲层、iZO膜层，AZO膜层，但是在实际应用过程中发现，ZnOS膜层与的光学带隙匹配性能较差。
虽然上述技术方案避免了剧毒元素镉的使用，但是，CIGS/氧硫化锌电池的效率比CIGS/CdS电池效率低很多，主要由于IV曲线的填充因子较低，且Voc较低。其根本原因是ZnOS缓冲层和后续前电极材料的搭配。由于目前前电极层AZO与ZnOS膜层的光学带隙匹配性能较差。通常电池IV曲线呈现非常严重的S型曲线，导致非常低的填充因子。现有的单一无隔缓冲层结构与高阻层的光学带隙匹配性较差，为解决这个问题，本申请的实施例提供了一种包括有层叠设置的两层缓冲层材料的电池结构，以提高电池效率。
为了解决上述的技术问题，本申请实施例还提供了如图3所示的一种薄膜太阳能电池，其包括依次层叠设置的基板1、背电极层2、光吸收层3、缓冲层7和前电极层6，其中，缓冲层7包括与光吸收层3连接的第一缓冲层4和与前电极层6连接的第二缓冲层5，第一缓冲层4为ZnOS膜层，第一缓冲层4和第二缓冲层5的材料不同，所述第一缓冲层包括ZnOS膜层；
所述第二缓冲层设置于所述第一缓冲层与所述前电极层之间；
第二缓冲层为n型材料，其光学带隙介于所述第一缓冲层的光学带隙与所述前电极层的光学带隙之间。
本申请技术方案提供的薄膜太阳能电池，包括两层缓冲层，所述第一缓冲层与所述第二缓冲层，该第一缓冲层为ZnOS膜层，一方面采用该无隔缓冲层可以避免使用重金属镉，免去工业上复杂的重金属处理工艺，降低对生产工人身体的危害，该第二缓冲层设置于所述第一缓冲层与所述前电极层之间，第二缓冲层为n型材料，其光学带隙介于所述第一缓冲层的光学带隙与所述前电极层的光学带隙之间，采用该两层缓冲层结构制备的电池，可以增强缓冲层结构与前电极的光学带隙的匹配，减少ZnOS膜层与AZO的界面复合损失，提高电池的开路电压，进而提高电池的光电转换效率。
具体的，由图5可以看出，本领域技术人员可以理解，相比于单一缓冲层结构，采用两层缓冲结构，且其中一种缓冲层结构为ZnOS膜层时，因ZnOS膜层的在350nm-500nm光透过率比CdS要高，具有更低的蓝光吸收，可以使更多的波长为450nm左右的光入射到铜铟镓硒膜层，并被吸收，直至转化成光电流，提高电池效率，并且其避免了使用剧毒的镉元素。
在上述实施方式中，ZnOS膜层的厚度为15-30nm，优选为24nm。
在其中一个实施方式中，ZnOS膜层中ZnS与ZnO的摩尔比值为0.2～0.7，优选为0.4。在上述的厚度和元素配比范围下，ZnOS膜层可以更好的起到与其相邻的各层之间晶格匹配、保护吸收层的作用，避免光吸收层被后道制备工序所破坏。
在上述实施方式的基础上，第二缓冲层5选择为ZnMgO膜层。与现有技术对比，本技术方案的薄膜太阳能电池包括了ZnOS膜层与ZnMgO膜层两层缓冲层，ZnMgO膜层作为第二缓冲层，通过Mg来调制ZMO的禁带宽度，ZnOS、ZnMgO和AZO膜层材料所对应的光学带隙渐变，减少界面的复合损失，解决了ZnOS膜层与AZO膜层的界面复合比较严重的技术问题，提高了电池的开压。
在上述实施方式中，ZnMgO膜层的厚度为35-60nm，优选为50nm，ZnMgO膜层中Mg与ZnO的摩尔比为(3：97)～(1:9)，在上述的厚度和元素配比范围下，ZnOS膜层可以达到最佳的禁带宽度，达到和ZnOS膜层的最佳匹配。
在一个具体的实施方式中，前电极层为AZO层或BZO层，采用AZO层或是BZO层中的一层时，上述具有两层缓冲层结构与该前电极匹配，光学带隙匹配性能好；
在一个具体的实施方式中，如图4所示，上述的薄膜太阳能电池还包括高阻层8，高阻层设于缓冲层与前电极层之间，该高阻层(8)为i-ZnO层，高阻层的存在可以在p-n功能层与前电极层之间形成屏障，避免界面复合，提高光电转换效率。
更为具体的，本申请中的基板1包括但不限于玻璃基板，可以为金属基板，如不锈钢板，柔性不锈钢铝带等；
背电极层2包括但不限于钼层，可以为钼铝合金层，钼银合金层等，以增强背电极的反光性能及导电性能等，提高光电转换效率。
光吸收层3包括但不限于铜铟镓硒(CIGS)层或铜铟镓(CIG)层或砷化镓，前电极层6包括但不限于掺铝氧化锌(AZO)膜层或掺硼氧化锌(BZO)膜层。
本申请实施方式还提供了一种薄膜太阳能电池的制备方法，用于制备本申请提供的上述薄膜太阳能电池，其包括以下步骤：
(1)将氨水和硫脲水溶液，形成预混合液；
(2)分别将预混合液和硫酸锌水溶液进行加热至70-85℃，然后混合，得到沉积液；
(3)将表面依次设置有背电极、光吸收层的电池基板放入沉积液中，采用化学水浴沉积工艺在光吸收层远离背电极的表面沉积形成ZnOS膜层，获得表面形成有ZnOS膜层的太阳能电池。
在上述的制备方法中，通过化学水浴沉积的方式成膜，可以获得大面积的ZnOS膜层，并且所得膜层均匀连续，并且化学水浴沉积方法生产成本低、容易操作、仪器设备简单、在低温常压下也可以实现。
在上述实施方式的沉积液中，硫酸锌的浓度为0.05-0.2mol/L，优选为0.08mol/L，硫脲的浓度为0.2-0.6mol/L，优选为0.3mol/L氨水的浓度为1-6mol/L，优选为3mol/L。
在一些实施方式中，在采用化学水浴沉积工艺在光吸收层远离背电极的表面沉积形成ZnOS膜层步骤之后，还包括：对表面形成有ZnOS膜层的太阳能电池进行退火处理，退火温度为200℃，退火时间为15分钟。退火处理可以提高膜层质量，改善pn结质量。
为了更清晰的反应本申请的技术方案，下面将结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
一种薄膜太阳能电池，包括依次设置的玻璃基板、钼层、铜铟镓硒膜层、第一缓冲层、第二缓冲层和AZO膜层，其中钼层为薄膜太阳能电池的背电极，AZO膜层为薄膜太阳能电池的前电极，铜铟镓硒膜层为薄膜太阳能电池的光吸收层，第一缓冲层4为ZnOS膜层、第二缓冲层5为ZnMgO膜层，ZnOS膜层的厚度为15nm，ZnMgO膜层的厚度为35nm。
本实施例中薄膜太阳能电池通过以下方法制备而得。
S1：预混合氨水和硫脲水溶液，形成预混合液，分别将预混合液和硫酸锌水溶液进行加热至70℃，然后混合，得到沉积液；在沉积液中，硫酸锌的浓度为0.05mol/L，硫脲的浓度为0.2mol/L，氨水的浓度为1mol/L。
S2：将带有铜铟镓硒的玻璃基板放入沉积液中，通过化学水浴沉积的方式在光吸收层表面沉积形成ZnOS膜层；在形成ZnOS膜层的过程中，带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中10分钟，且持续搅拌沉积液。
S3：对铜铟镓硒膜层/ZnOS膜层进行退火处理。退火温度为200℃，退火时间为15分钟。在ZnOS膜层沉积结束后，进行退火，可以提高膜层质量，改善pn结质量。
S4：在ZnOS膜层表面制备ZnMgO膜层，具体的，采用磁控溅射法制备ZnMgO膜层，在磁控溅射初期的5nm膜层生长过程中，在腔室内部使用纯氩气环境，ZnMgO膜层为3％Mg掺杂的ZnO靶材，ZnMgO膜层厚度为35nm。
S5：在ZnMgO膜层的表面制备前电极层AZO膜层。
S6：对制得的薄膜太阳能电池进行光老练实验。光老练实验的目的是对薄膜太阳能电池照射一定量的太阳能(或模拟太阳光)，使薄膜太阳能电池内部膜层结构达到稳定状态，可以提高电池填充因子，改善电池内部电流传导能力。采用模拟太阳光的光源对铜铟镓硒薄膜太阳能进行照射，需要达到一定的辐设照度，本实施例中光老练实验采用的辐射照度为1000W/m2，时间为1小时。该过程不需要任何反应气氛，通常采用的光老练实验箱即可完成。
实施例2
一种薄膜太阳能电池，包括依次设置的玻璃基板、钼层、铜铟镓硒膜层、第一缓冲层、第二缓冲层、高阻层、AZO膜层，其中钼层为薄膜太阳能电池的背电极，AZO膜层为薄膜太阳能电池的前电极，铜铟镓硒膜层为薄膜太阳能电池的光吸收层，第一缓冲层4为ZnOS膜层、第二缓冲层5为ZnMgO膜层，ZnOS膜层的厚度为30nm，ZnMgO膜层的厚度为60nm，高阻层为本征氧化锌i-ZnO层。
本实施例中薄膜太阳能电池通过以下方法制备而得。
S1：预混合氨水和硫脲水溶液，形成预混合液，分别将预混合液和硫酸锌水溶液进行加热至85℃，然后混合，得到沉积液；在沉积液中，硫酸锌的浓度为0.2mol/L，硫脲的浓度为0.6mol/L，氨水的浓度为6mol/L。
S2：将带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中，通过化学水浴沉积的方式在铜铟镓硒膜层的表面沉积形成ZnOS膜层；在形成ZnOS膜层的过程中，带有光吸收层的基板放入沉积液中30分钟，且持续搅拌沉积液。
S3：对铜铟镓硒层/ZnOS膜层进行退火处理。退火温度为190℃，退火时间为20分钟。
S4：在ZnOS膜层表面制备ZnMgO膜层，具体可以采用磁控溅射法制备ZnMgO膜层，在磁控溅射初期的5nm膜层生长过程中，在腔室内部使用纯氩气环境，ZnMgO膜层为10％Mg掺杂的ZnO靶材，ZnMgO膜层厚度为60nm。
S5：在ZnMgO膜层的表面制备前电极层AZO膜层。
S6：对制得的薄膜太阳能电池进行光老练实验，光老练实验采用的辐射照度为1100W/m2，时间为0.9小时。
实施例3
一种薄膜太阳能电池，包括依次设置的玻璃基板、钼层、铜铟镓硒膜层、第一缓冲层、第二缓冲层和AZO膜层，其中钼层为薄膜太阳能电池的背电极，AZO膜层为薄膜太阳能电池的前电极，铜铟镓硒膜层为薄膜太阳能电池的光吸收层，第一缓冲层4为ZnOS膜层、第二缓冲层5为ZnMgO膜层，ZnOS膜层的厚度为24nm，ZnMgO膜层的厚度为50nm。
本实施例中薄膜太阳能电池通过以下方法制备而得。
S1：预混合氨水和硫脲水溶液，形成预混合液，分别将预混合液和硫酸锌水溶液进行加热至75℃，然后混合，得到沉积液；在沉积液中，硫酸锌的浓度为0.1mol/L，硫脲的浓度为0.3mol/L，氨水的浓度为3mol/L。
S2：将带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中，通过化学水浴沉积的方式在铜铟镓硒膜层表面沉积形成ZnOS膜层；在形成ZnOS膜层的过程中，带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中15分钟，且持续搅拌沉积液。
S3：对铜铟镓硒层/ZnOS膜层进行退火处理。退火温度为180℃，退火时间为13分钟。
S4：在ZnOS膜层表面制备ZnMgO膜层；具体的，采用磁控溅射法制备ZnMgO膜层，在磁控溅射初期的5nm膜层生长过程中，在腔室内部使用纯氩气环境。ZnMgO膜层为7％Mg掺杂的ZnO靶材，ZnMgO膜层的厚度为50nm。
S5：在ZnMgO膜层的表面制备前电极层AZO膜层。
S6：对制得的薄膜太阳能电池进行光老练实验，光老练实验采用的辐射照度为950W/m2，时间为1.1小时。
实施例4
一种薄膜太阳能电池，包括依次设置的玻璃基板、钼层、铜铟镓硒膜层、第一缓冲层、第二缓冲层和AZO膜层，其中钼层为薄膜太阳能电池的背电极，AZO膜层为薄膜太阳能电池的前电极，铜铟镓硒膜层为薄膜太阳能电池的光吸收层，第一缓冲层为ZnOS膜层、第二缓冲层为ZnMgO膜层，ZnOS膜层的厚度为20nm，ZnMgO膜层的厚度为40nm。
本实施例中薄膜太阳能电池通过以下方法制备而得。
S1：预混合氨水和硫脲水溶液，形成预混合液，分别将预混合液和硫酸锌水溶液进行加热至80℃，然后混合，得到沉积液；在沉积液中，硫酸锌的浓度为0.15mol/L，硫脲的浓度为0.5mol/L，氨水的浓度为4mol/L。
S2：将带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中，通过化学水浴沉积的方式在铜铟镓硒膜层表面沉积形成ZnOS膜层；在形成ZnOS膜层的过程中，带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中25分钟，且持续搅拌沉积液。
S3：对铜铟镓硒膜层/ZnOS膜层进行退火处理。退火温度为200℃，退火时间为15分钟。
S4：在ZnOS膜层表面制备ZnMgO膜层；
具体采用原子层沉积法制备ZnMgO膜层，控制Mg的比例为15％，ZnMgO膜层的厚度为40nm。
S5：在ZnMgO膜层的表面制备前电极层AZO膜层。
S6：对制得的薄膜太阳能电池进行光老练实验，光老练实验采用的辐射照度为1000W/m2，时间为1小时。
实施例5
一种薄膜太阳能电池，包括依次设置的玻璃基板、钼层、铜铟镓硒膜层、第一缓冲层、第二缓冲层和AZO膜层，其中钼层为薄膜太阳能电池的背电极，AZO膜层为薄膜太阳能电池的前电极，铜铟镓硒膜层为薄膜太阳能电池的光吸收层，第一缓冲层为ZnOS膜层、第二缓冲层为ZnMgO膜层，ZnOS膜层的厚度为28nm，ZnMgO膜层的厚度为55nm。
本实施例中薄膜太阳能电池通过以下方法制备而得。
S1：预混合氨水和硫脲水溶液，形成预混合液，分别将预混合液和硫酸锌水溶液进行加热至77℃，然后混合，得到沉积液；在沉积液中，硫酸锌的浓度为0.15mol/L，硫脲的浓度为0.4mol/L，氨水的浓度为2mol/L。
S2：将带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中，通过化学水浴沉积的方式在铜铟镓硒膜层表面沉积形成ZnOS膜层；在形成ZnOS膜层的过程中，带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中24分钟，且持续搅拌沉积液。
S3：对铜铟镓硒膜层/ZnOS膜层进行退火处理。退火温度为200℃，退火时间为15分钟。
S4：在ZnOS膜层表面制备ZnMgO膜层；具体为采用原子层沉积法制备ZnMgO膜层，控制Mg的比例为25％，ZnMgO膜层的厚度为55nm。
S5：在ZnMgO膜层的表面制备前电极层AZO膜层。
S6：对制得的薄膜太阳能电池进行光老练实验，光老练实验采用的辐射照度为1000W/m2，时间为1小时。
对比例1
一种薄膜太阳能电池，包括依次设置的玻璃基板、钼层、铜铟镓硒膜层、缓冲层和AZO膜层，其中钼层为薄膜太阳能电池的背电极，AZO膜层为薄膜太阳能电池的前电极，铜铟镓硒膜层为薄膜太阳能电池的光吸收层，缓冲层为CdS膜层，CdS膜层的厚度为28nm，ZnMgO膜层的厚度为30nm。
本实施例中薄膜太阳能电池通过以下方法制备而得。
S1：预混合氨水和硫脲水溶液，形成预混合液，分别将预混合液、乙酸氨和乙酸镉水溶液进行加热，然后混合，得到沉积液；在沉积液中，乙酸镉的浓度为0.001mol/L，硫脲的浓度为0.003mol/L，氨水的浓度为0.05mol/L，乙酸氨的浓度为0.01mol/L。
S2：将带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中，通过化学水浴沉积的方式在铜铟镓硒膜层表面沉积形成CdS膜层；在形成CdS膜层的过程中，带有铜铟镓硒膜层的玻璃基板放入沉积液中30分钟，且持续搅拌沉积液。
S3：对铜铟镓硒膜层/CdS膜层进行退火处理。退火温度为400℃，退火时间为30分钟。
S4：在CdS膜层的表面制备前电极层AZO膜层。
S5：对制得的薄膜太阳能电池进行光老练实验，光老练实验采用的辐射照度为1000W/m2，时间为1小时。
测量根据实施例1-5和对比例1制造的薄膜太阳能电池的光学电流电压，确定各实施例的太阳能电池的填充因子。其结果示于如下表1中。
表1薄膜太阳能电池填充因子对比结果
| 组别 | 填充因子 |
| 实施例1 | 72.5 |
| 实施例2 | 70.85 |
| 实施例3 | 71.45 |
| 实施例4 | 69.5 |
| 实施例5 | 71.3 |
| 对比例1 | 65.7 |
由上表可以看出，与对比例1的薄膜太阳能电池相比，实施例1-5提供的薄膜太阳能电池具有较高的填充因子，填充因子是电池具有最大输出功率时的电流和电压的乘积与短路电流和开路电压乘积的比值，其在一定程度上可以反映出电池的光电转化效率，用于评价电池的质量，本申请实施例1-5相比较于对比例1具有较高的光电转换效率。
需要说明的是，本申请提供的薄膜太阳能电池及其制备方法的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，各未述及结构的连接关系、操作、步骤、参数及工作原理对于本领域的普通技术人员来说是可知的，本领域技术可以参照现有技术中的薄膜太阳能电池及其制备方法，在此不再详细描述。
本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种薄膜太阳能电池，包括依次设置的基板(1)、背电极层(2)、光吸收层(3)、缓冲层(7)、前电极层(6)，其特征在于，
所述缓冲层包括层叠设置的第一缓冲层(4)和第二缓冲层(5)，
所述第二缓冲层(5)设置于所述第一缓冲层(4)与所述前电极层(6)之间；
所述第一缓冲层(4)包括ZnOS膜层；
所述第二缓冲层为n型材料，其光学带隙介于所述第一缓冲层的光学带隙与所述前电极层的光学带隙之间。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述ZnOS膜层的厚度为15-30nm。
3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述ZnOS膜层中ZnS与ZnO的摩尔比值为0.2～0.7。
4.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第二缓冲层(5)包括ZnMgO膜层。
5.根据权利要求4所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述ZnMgO膜层的厚度为35-60nm。
6.根据权利要求4所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述ZnMgO膜层中Mg与ZnO的摩尔比为(3：97)～(1:9)。
7.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述前电极层为AZO层或BZO层。
8.根据权利要求7所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，
还包括高阻层(8)，所述高阻层设于所述缓冲层与所述前电极层之间，所述高阻层(8)为i-ZnO层；
所述基板(1)包括玻璃基板、不锈钢板基板、柔性不锈钢带基板中的一种；
所述背电极层(2)包括钼层、钼铝、钼银合金层中的一种；
所述光吸收层(3)为铜铟镓硒层、铜铟硒层、砷化镓层中的一种。
9.一种薄膜太阳能电池的制备方法，用于制备权利要求1-8任一项所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，包括以下步骤：
将氨水和硫脲水溶液，形成预混合液；
分别将所述预混合液和硫酸锌水溶液进行加热至70-85℃，然后混合，得到沉积液；
将表面依次设置有背电极、光吸收层的电池基板放入所述沉积液中，采用化学水浴沉积工艺在所述光吸收层远离所述背电极的表面沉积形成ZnOS膜层，获得表面形成有所述ZnOS膜层的太阳能电池。
10.根据权利要求9所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述沉积液中，所述硫酸锌的浓度为0.05-0.2mol/L，所述硫脲的浓度为0.2-0.6mol/L，所述氨水的浓度为1-6mol/L。
11.根据权利要求9所述的薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述采用化学水浴沉积工艺在所述光吸收层远离所述背电极的表面沉积形成ZnOS膜层步骤之后，还包括：
对所述表面形成有所述ZnOS膜层的太阳能电池进行退火处理，退火温度为200℃，退火时间为15分钟。
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