CN112054077A - 太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池及其制备方法，用以提供一种带隙渐变的太阳能电池缓冲层，从而增加缓冲层的带隙宽度，有利于获得蓝光区的光谱响应，提高太阳能电池的量子效率及转换效率。所述太阳能电池包括：衬底；设置在所述衬底上的缓冲层，所述缓冲层包括交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层；其中，所述缓冲层至少包括：依次设置在所述衬底上的第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层，且所述第一硫化镉膜层中镉元素占所述第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，所述第二硫化镉膜层中镉元素占所述第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能电池及其制备方法。
背景技术
作为洁净能源的太阳能电池近年来迅速发展,每年的装机容量以25％-30％的增长速率增长。薄膜太阳能电池因具有成本低、可大规模生产、并易于集成等优点将成为未来太阳能电池的发展方向。其中铜铟镓硒(CIGS，Cu(InxGa1-x)Se2)薄膜太阳能电池具有高光吸收系数、高转化效率、可调的禁带宽度、高稳定性、较强的抗辐射能力等优点,被认为是第三代太阳能电池主要材料(第一代单晶硅、第二代多晶硅、非晶硅)，并已有产品进入太阳能电池市场。
铟镓镓硒薄膜太阳能电池中，多使用硫化镉(CdS)作为缓冲层，因CdS与CIGS具有较好的能带匹配，并且可以有效阻止后续溅射工艺对CIGS薄膜的损伤。但是，CdS的禁带宽度在2.4eV～2.5eV，会吸收太阳光谱中350-550nm的高能光子，导致光学损耗，降低了太阳能电池的转换效率。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种太阳能电池及其制备方法，用以提供一种带隙渐变的太阳能电池缓冲层，增加缓冲层的带隙宽度，从而有利于获得蓝光区的光谱响应，提高太阳能电池的量子效率及转换效率。
本发明实施例提供了一种太阳能电池，包括：
衬底；
设置在所述衬底上的缓冲层，所述缓冲层包括交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层；
其中，所述缓冲层至少包括：依次设置在所述衬底上的第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层，且所述第一硫化镉膜层中镉元素占所述第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，所述第二硫化镉膜层中镉元素占所述第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。
第二方面，本发明实施例还提供了一种太阳能电池的制备方法，该方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次形成第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层；其中，
所述第一硫化镉膜层中镉元素占所述第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，所述第二硫化镉膜层中镉元素占所述第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。
本发明的技术方案具有如下有益的技术效果：
本发明提供的太阳能电池，通过在衬底表面形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，从而形成缓冲层。缓冲层至少包括：依次设置在衬底上的第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层，且第一硫化镉膜层中镉元素占第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，第二硫化镉膜层中镉元素占第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。其中，CdS的禁带宽度为2.4eV～2.5eV，硫化锌(ZnS)的禁带宽度为3.6eV-3.8eV，因此，本发明中缓冲层随着逐渐远离衬底的方向，镉元素的含量越来越少，则带隙宽度从2.4eV开始逐渐增大，最大到3.8eV，从而使得缓冲层的带隙宽度逐渐增大，当缓冲层的带隙宽度增大到一定范围(如3.6eV)时，更有利于获得蓝光区的光谱响应，从而提高太阳能电池的量子效率及转换效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地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
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的一种太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第二种太阳能电池的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第三种太阳能电池的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的第四种太阳能电池的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的第五种太阳能电池的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的第六种太阳能电池的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种太阳能电池的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一般地，Cd元素是有毒元素，会对环境造成危害，且CdS的禁带宽度为2.4eV-2.5eV，会吸收太阳光光谱中的350-550nm的高能光子，导致光学损耗。因此采用Cd元素制作缓冲层，容易对环境造成危害，且由于CdS的禁带宽度小从而导致了太阳能电池转换率降低。
有鉴于此，本发明提供一种太阳能电池及其制备方法，用以提供一种带隙渐变的太阳能电池缓冲层，增加缓冲层的带隙宽度，从而有利于获得蓝光区的光谱响应，提高太阳能电池的量子效率及转换效率。
参见图1，本发明实施例提供的一种太阳能电池，包括：衬底01，设置在衬底01上的缓冲层，缓冲层包括交叠设置的硫化镉薄膜和硫化锌薄膜，其中，如图1所示，缓冲层至少包括：依次设置在衬底01上的第一硫化镉膜层02、第一硫化锌膜层03、第二硫化镉膜层04以及第二硫化锌膜层05；其中，第一硫化镉膜层02中镉元素占第一硫化镉膜层02和第一硫化锌膜层03中镉元素和锌元素总量的含量，大于，第二硫化镉膜层04中镉元素占第二硫化镉膜层04和第二硫化锌膜层05中镉元素和锌元素总量的含量。
需要说明的是，本发明实施例中的衬底可以为单层结构，如衬底基板，也可以为多层结构，如衬底包括：玻璃基板、依次设置在玻璃基板上的背电极、光吸收层，在光吸收层表面形成缓冲层。另外，本发明中第一硫化镉膜层中镉元素，占，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，可以表示为：第一硫化镉膜层中镉元素的质量/(该第一硫化镉膜层中镉元素的质量+第一硫化锌膜层中锌元素的质量)；或者，还可以表示为：第一硫化镉膜层中硫化镉的质量/(该第一硫化镉膜层中硫化镉的质量+第一硫化锌膜层中硫化锌的质量)。即：Cd/Cd+Zn的比值沿逐渐远离衬底的方向呈减小趋势。缓冲层还可以包括多个交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并不限于图1中示意的两层硫化镉膜层和两层硫化锌膜层。
具体地，本发明实施例提供的缓冲层包括Cds膜层和ZnS膜层，即缓冲层的材料包括CdXZn1-XS。其中，CdS的禁带宽度为2.4eV～2.5eV，ZnS的禁带宽度为3.6eV-3.8eV，因此，本发明中提供的太阳能电池中，缓冲层随着逐渐远离衬底的方向，镉元素的含量呈增大趋势，则带隙宽度从2.4eV开始逐渐增大，最大可以增大到3.8eV，从而使得缓冲层的带隙宽度沿逐渐远离衬底的方向呈增大趋势，当缓冲层的带隙宽度增大到一定范围(如3.6eV)时，更有利于获得蓝光区的光谱响应，从而提高太阳能电池的量子效率及转换效率。另外，缓冲层中镉元素的含量越来越少，进一步减少了有毒元素镉元素的引入，避免对环境的危害。
在一些可选的实施例中，缓冲层中交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层包括但不限于满足下述任一条件：
条件一、第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量等于第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
条件二、第一硫化镉膜层中镉元素的质量等于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
条件三、第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
条件四、第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量大于第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
条件五、第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量大于第二硫化锌膜层中锌元素的质量。
具体地，为了使得缓冲层的带隙宽度沿逐渐远离衬底的方向呈增大的趋势，本发明中主要通过调节“第一硫化镉膜层中镉元素占第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量”。为了进一步说明调节的过程，“第一硫化镉膜层中镉元素占第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量”用公式来表示，如，调节Cd/Cd+Zn的值，使得该值沿着逐渐远离衬底的方向呈减小的趋势。则，方式一：Cd的质量呈减小趋势，Zn的质量保持不变。即：可以理解为，靠近衬底的第一硫化镉膜层中镉元素的质量，大于，远离衬底的第二硫化镉膜层中镉元素的质量，且第一硫化锌膜层中锌元素的质量等于第二硫化锌膜层中锌元素的质量。或者还可以理解为，靠近衬底的第一硫化镉膜层中硫化镉的质量，大于，远离衬底的第二硫化镉膜层中硫化镉的质量，且第一硫化锌膜层中硫化锌的质量等于第二硫化锌膜层中硫化锌的质量。方式二：Cd的质量不变，Zn的质量呈增大趋势。即：可以理解为，靠近衬底的第一硫化锌膜层中锌元素的质量，小于，远离衬底的第二硫化锌膜层中锌元素的质量，且第一硫化镉膜层中镉元素的质量等于第二硫化镉膜层中镉元素的质量。或者还可以理解为，靠近衬底的第一硫化锌膜层中硫化锌的质量，小于，远离衬底的第二硫化锌膜层中硫化锌的质量，且第一硫化镉膜层中硫化镉的质量等于第二硫化镉膜层中硫化镉的质量。方式三：Cd的质量呈减小趋势，Zn的质量呈增大趋势。即：可以理解为，靠近衬底的第一硫化镉膜层中镉元素的质量，大于，远离衬底的第二硫化镉膜层中镉元素的质量，且靠近衬底的第一硫化锌膜层中锌元素的质量，小于，远离衬底的第二硫化锌膜层中锌元素的质量。或者还可以理解为，靠近衬底的第一硫化镉膜层中硫化镉的质量，大于，远离衬底的第二硫化镉膜层中硫化镉的质量，且靠近衬底的第一硫化锌膜层中硫化锌的质量，小于，远离衬底的第二硫化锌膜层中硫化锌的质量。方式四、Cd的质量呈减小趋势，Zn的质量呈减小趋势。即：可以理解为，靠近衬底的第一硫化镉膜层中镉元素的质量，大于远离衬底的第二硫化镉膜层中镉元素的质量，且靠近衬底的第一硫化锌膜层中锌元素的质量，大于远离衬底的第二硫化锌膜层中锌元素的质量。或者还可以理解为，靠近衬底的第一硫化镉膜层中硫化镉的质量，大于远离衬底的第二硫化镉膜层中硫化镉的质量，且靠近衬底的第一硫化锌膜层中硫化锌的质量，大于远离衬底的第二硫化锌膜层中硫化锌的质量。方式五、Cd的质量呈增大趋势，Zn的质量呈增大趋势。即：可以理解为，靠近衬底的第一硫化镉膜层中镉元素的质量，小于远离衬底的第二硫化镉膜层中镉元素的质量，且靠近衬底的第一硫化锌膜层中锌元素的质量，小于远离衬底的第二硫化锌膜层中锌元素的质量。或者还可以理解为，靠近衬底的第一硫化镉膜层中硫化镉的质量，小于远离衬底的第二硫化镉膜层中硫化镉的质量，且靠近衬底的第一硫化锌膜层中硫化锌的质量，小于远离衬底的第二硫化锌膜层中硫化锌的质量。
需要说明的是，无论采用上述五个方式中的哪种方式，或者采用其他方式，均需要满足“在调节Cd/Cd+Zn的值，使得该值沿着逐渐远离衬底的方向呈减小的趋势”的条件，从而使得缓冲层的带隙沿逐渐远离衬底的方向带隙宽度呈增大趋势，太阳能电池的电子转换率增加。
在一些可选的实施例中，镉元素的质量或锌元素的质量包括掺杂浓度或者所在膜层的厚度。
可选地，为了使得缓冲层中靠近衬底的膜层禁带宽度较大，远离衬底的膜层禁带宽度减小，本发明实施例中，第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量等于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，等于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度大于所述第二硫化镉膜层的厚度，所述第一硫化锌膜层的厚度等于所述第二硫化锌膜层的厚度。
具体地，参见图2，太阳能电池的缓冲层包括衬底01，依次设置在衬底01上的第一硫化镉膜层02、第一硫化锌膜层03、第二硫化镉膜层04、第二硫化锌膜层05。其中，第一硫化锌膜层03和第二硫化锌膜层05厚度相同，第一硫化镉膜层02厚度大于第二硫化镉膜层04的厚度，从而使得第一硫化镉膜层02中的镉元素的质量占第一硫化镉膜层02和第一硫化锌膜层03总量的含量，大于，第二硫化镉膜层04中的镉元素的质量占第二硫化镉膜层04和第二硫化锌膜层05总量的含量；从而使得缓冲层的带隙宽度沿远离衬底的方向呈增大趋势变大。
或者，通过调节镉元素的掺杂浓度改变镉元素的质量，从而达到镉元素的质量变化趋势。第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，且第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，等于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，从而使得镉元素的质量沿逐渐远离衬底的方向，呈减小趋势。
需要说明的是，在形成缓冲层时采用的材料是镉元素的化合物，锌元素的化合物，因此，本发明实施例中镉元素的掺杂浓度可以理解为含镉化合物的掺杂浓度，锌元素的掺杂浓度可以理解为含锌化合物的掺杂浓度。
可选地，为了使得缓冲层中靠近衬底的膜层禁带宽度较大，远离衬底的膜层禁带宽度减小，本发明实施例中，第一硫化镉膜层中镉元素的质量等于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，等于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度等于第二硫化镉膜层的厚度，第一硫化锌膜层的厚度小于第二硫化锌膜层的厚度。
具体地，参见图3，太阳能电池缓冲层包括衬底01，依次设置在衬底01上的第一硫化镉膜层02、第一硫化锌膜层03、第二硫化镉膜层04、第二硫化锌膜层05。其中，第一硫化锌膜层03的厚度小于第二硫化锌膜层05，第一硫化镉膜层02的厚度等于第二硫化镉膜层04的厚度，从而使得第一硫化镉膜层02中的镉元素的质量占第一硫化镉膜层02和第一硫化锌膜层03总量的含量，大于，第二硫化镉膜层04中的镉元素的质量占第二硫化镉膜层04和第二硫化锌膜层04总量的含量；从而使得缓冲层的带隙宽度沿远离衬底的方向呈变大趋势。
或者，通过调节镉元素的掺杂浓度改变镉元素的质量，从而达到镉元素的质量变化趋势。第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，等于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，且第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，从而使得镉元素的质量沿逐渐远离衬底的方向，呈减小趋势。
需要说明的是，在形成缓冲层时采用的材料是镉元素的化合物，锌元素的化合物，因此，本发明实施例中镉元素的掺杂浓度可以理解为含镉化合物的掺杂浓度，锌元素的掺杂浓度可以理解为含锌化合物的掺杂浓度。
可选地，为了使得缓冲层中靠近衬底的膜层禁带宽度较大，远离衬底的膜层禁带宽度减小，本发明实施例中，第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度大于第二硫化镉膜层的厚度，第一硫化锌膜层的厚度小于第二硫化锌膜层的厚度。
具体地，参见图4，缓冲层包括衬底01，依次设置在衬底01上的第一硫化镉膜层02、第一硫化锌膜层03、第二硫化镉膜层04、第二硫化锌膜层05。其中，第一硫化锌膜层03的厚度小于第二硫化锌膜层05的厚度，第一硫化镉膜层02的厚度大于第二硫化镉膜层04的厚度，因此，第一硫化镉膜层02中的镉元素的质量占第一硫化镉膜层02和第一硫化锌膜层03总量的含量，大于，第二硫化镉膜层04中的镉元素的质量占第二硫化镉膜层04和第二硫化锌膜层04总量的含量；从而使得缓冲层的带隙宽度沿远离衬底的方向呈增大趋势。
或者，通过调节镉元素的掺杂浓度改变镉元素的质量，从而达到镉元素的质量变化趋势。第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，且第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，从而使得镉元素的质量沿逐渐远离衬底的方向，呈减小趋势。
需要说明的是，在形成缓冲层时采用的材料是镉元素的化合物，锌元素的化合物，因此，本发明实施例中镉元素的掺杂浓度可以理解为含镉化合物的掺杂浓度，锌元素的掺杂浓度可以理解为含锌化合物的掺杂浓度。
可选地，为了使得缓冲层中靠近衬底的膜层禁带宽度较大，远离衬底的膜层禁带宽度减小，保证Cd/Cd+Zn的比值沿逐渐远离衬底的方向呈减小趋势。本发明实施例中，第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量大于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度大于第二硫化镉膜层的厚度，第一硫化锌膜层的厚度大于第二硫化锌膜层的厚度。
可选地，为了使得缓冲层中靠近衬底的膜层禁带宽度较大，远离衬底的膜层禁带宽度减小，保证Cd/Cd+Zn的比值沿逐渐远离衬底的方向呈减小趋势。本发明实施例中，第一硫化镉膜层中镉元素的质量小于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度小于第二硫化镉膜层的厚度，第一硫化锌膜层的厚度小于第二硫化锌膜层的厚度。
需要说明的是，无论采用上述五个可选方式中的哪种方式，或者采用其他方式，均需要满足“在调节Cd/Cd+Zn的值，使得该值沿着逐渐远离衬底的方向呈减小的趋势”的条件，从而使得缓冲层的带隙沿逐渐远离衬底的方向带隙宽度呈增大趋势，太阳能电池的电子转换率增加。
在一些可选的实施例中，本发明实施例提供的上述太阳能电池缓冲层，第一硫化镉膜层与衬底接触。即在形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层时，第一硫化镉膜层直接与衬底接触。同时，将第一硫化锌膜层作为缓冲层的表面。本发明中靠近衬底的表面形成CdS膜层，使得CdS膜层与CIGS光吸收层接触，保证了良好的晶格匹配和能带匹配；在远离衬底的表面沉积ZnS膜层，使得缓冲层表面的禁带宽度较大，有效地减少了光子反射，从而降低短波长光的吸收，降低光能损耗，从而提高太阳能电池的量子效率及转换效率。
在一些可选的实施例中，参见图5，太阳能电池的缓冲层还包括：第三硫化镉膜层06和第三硫化锌膜层07，其中，第三硫化镉膜层06和第三硫化锌膜层07依次设置在第一硫化锌膜层03和第二硫化镉膜层04之间，第三硫化镉膜层06与第一硫化锌膜层03接触，第三硫化锌膜层07夹设于第三硫化镉膜层06和第二硫化镉膜层04之间。
需要说明的是，在第一硫化锌膜层03和第二硫化镉膜层04之间还可以设置更多个叠层设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，使得缓冲层的带隙宽度沿着逐渐远离衬底的方向呈增大趋势。位于第一硫化锌膜层03和第二硫化镉膜层04之间的硫化镉膜层和硫化锌膜层组成的带隙宽度呈现逐渐增大的趋势，也可以部分膜层呈现增大的趋势，或者带隙宽度不变。
具体地，第三硫化镉膜层中镉元素占第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，第二硫化镉膜层中镉元素占第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，且第三硫化镉膜层中镉元素占第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，小于，第一硫化镉膜层中镉元素占第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。从而使得缓冲层包括依次沉积在衬底之上的第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第三硫化镉膜层、第三硫化锌膜层、第二硫化镉膜层、第二硫化锌膜层时，缓冲层沿逐渐远离衬底的方向禁带宽度逐渐增大。
具体地，如图5所示，第一硫化镉膜层02、第三硫化镉膜层06以及第二硫化镉膜层04的厚度逐渐减小，第一硫化锌膜层03、第三硫化锌膜层07、第二硫化锌膜层05的厚度逐渐增加。因此图5所示的缓冲层的带隙宽度演逐渐远离衬底的方向逐渐增大。
或者，第三硫化镉膜层中镉元素占第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，等于，第二硫化镉膜层中镉元素占第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。从而使得缓冲层包括依次沉积在衬底之上的第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第三硫化镉膜层、第三硫化锌膜层、第二硫化镉膜层、第二硫化锌膜层时，缓冲层沿逐渐远离衬底的方向禁带宽度呈增大趋势，位于缓冲层中间的膜层的禁带宽度与缓冲层中远离衬底的膜层的禁带宽度相等。
或者，第三硫化镉膜层中镉元素占第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，等于，第一硫化镉膜层中镉元素占第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。从而使得缓冲层包括依次沉积在衬底之上的第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第三硫化镉膜层、第三硫化锌膜层、第二硫化镉膜层、第二硫化锌膜层时，缓冲层沿逐渐远离衬底的方向禁带宽度呈增大趋势，位于缓冲层中间的膜层的禁带宽度与缓冲层中靠近衬底的膜层的禁带宽度相等。
需要说明的是，针对“第三硫化镉膜层中镉元素占第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量”的调节，可以根据上述实施例中对“第一硫化镉膜层中镉元素占第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量”的调节方式进行调节，相同之处不再赘述。
在一些可选的实施例中，本发明实施例提供的上述太阳能电池中，参见图6，还包括：设置在衬底01和第一硫化镉膜层02之间的第四硫化镉膜层08，设置在第二硫化锌膜层05之上的第四硫化锌膜层09。其中，第四硫化镉膜层08的厚度大于第一硫化镉膜层02的厚度，第四硫化锌膜层09的厚度大于第二硫化锌膜层05的厚度。本发明实施例中，通过进一步增加第四硫化镉膜层，从而进一步增加了CdS膜层与CIGS光吸收层接触，保证了良好的晶格匹配和能带匹配，且通过增加第四硫化锌膜层，进一步增加了得缓冲层表面的禁带宽度较大。
在一些可选的实施例中，本发明实施例提供的缓冲层的厚度可以为30nm-50nm。进一步，通过上述任一方式调节镉元素的含量，从而可以将缓冲层的带隙宽度调节到2.8eV-3.6eV，更好地保证缓冲层的带隙宽度可以获得蓝光区的光谱响应，提高太阳能电池的转换效率。
需要强调的是，上述实施例中仅以缓冲层包括交叠设置的第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第三硫化镉膜层、第三硫化锌膜层、第二硫化镉膜层、第二硫化锌膜层为例进行说明，但不限于上述六个膜层，还可以包括更多个循环。当然，缓冲层包括多个交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层时，其组成的禁带宽度可以沿逐渐远离衬底的方向逐渐增大，或者呈现增大的趋势。
基于同一发明思想，参见图7，本发明实施例还提供了一种太阳能电池的制备方法，该方法包括：
S601、提供一衬底；
本发明实施例的衬底包括：玻璃基板、设置在玻璃基板上的背电极，设置在背电极上的光吸收层。
具体地、在玻璃基板上形成背电极层；在背电极层上形成光吸收层。例如，将玻璃基板清洗干净，如依次采用清洗液Mucasol、乙醇、超純水的顺序超声清洗玻璃基板，玻璃基板可以采用钠钙玻璃。然后再清洗干净的玻璃基板上沉积钼电极，并采用构图工艺形成背电极层。采用共蒸发或者其他工艺再背电极层上形成铜铟镓硒层，从而形成光吸收层，形成光吸收层的工艺与现有技术相同。
S602、在衬底上形成第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层；其中，第一硫化镉膜层中镉元素占第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，第二硫化镉膜层中镉元素占第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。
需要说明的是，太阳能电池的制作方法中，还可以包括：在缓冲层上形成窗口层。其中，窗口层可以为锌镁氧化物(简写为ZMO)或氧化锌(ZnO)、掺硼的氧化锌(简写为BZO)、掺铝的氧化锌(简写为AZO)。形成窗口层的方法与现有技术相同。
具体地，本发明实施例提供的缓冲层包括Cds膜层和ZnS膜层，即缓冲层的材料包括CdXZn1-XS。其中，CdS的禁带宽度为2.4eV～2.5eV，ZnS的禁带宽度为3.6eV-3.8eV，因此，本发明中提供的太阳能电池的缓冲层随着逐渐远离衬底的方向，镉元素的含量呈减小趋势，则带隙宽度从2.4eV开始增大，最大可以增大到3.8eV，从而使得缓冲层的带隙宽度沿逐渐远离衬底的方向呈增大，当缓冲层的带隙宽度增大到一定范围(如3.6eV)时，更有利于获得蓝光区的光谱响应，从而提高太阳能电池的量子效率及转换效率。另外，缓冲层中镉元素的含量呈减小趋势，进一步减少了有毒元素镉元素的引入，避免对环境的危害。
在一些可选的实施例中，第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层包括但不限于满足以下任一条件：
第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量等于第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
第一硫化镉膜层中镉元素的质量等于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量大于第二硫化锌膜层中锌元素的质量；或者
第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量大于第二硫化锌膜层中锌元素的质量。
在一些可选的实施例中，镉元素的质量或锌元素的质量是掺杂浓度或者所在膜层的厚度。
可选地，第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量等于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，等于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度大于第二硫化镉膜层的厚度，第一硫化锌膜层的厚度等于第二硫化锌膜层的厚度。
可选地，第一硫化镉膜层中镉元素的质量等于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，等于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度等于第二硫化镉膜层的厚度，第一硫化锌膜层的厚度小于第二硫化锌膜层的厚度。
可选地，第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度大于第二硫化镉膜层的厚度，第一硫化锌膜层的厚度小于第二硫化锌膜层的厚度。
可选地，第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量大于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，大于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度大于第二硫化镉膜层的厚度，第一硫化锌膜层的厚度大于第二硫化锌膜层的厚度。
可选地，第一硫化镉膜层中镉元素的质量小于第二硫化镉膜层中镉元素的质量，第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于第二硫化锌膜层中锌元素的质量，包括：第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素的掺杂浓度，第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度，小于，第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中锌元素的掺杂浓度；或者，第一硫化镉膜层的厚度小于第二硫化镉膜层的厚度，第一硫化锌膜层的厚度小于第二硫化锌膜层的厚度。
在一些可选的实施例中，该方法还包括：在第一硫化锌膜层和第二硫化镉膜层之间形成第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层；第三硫化镉膜层中镉元素占第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，第二硫化镉膜层中镉元素占第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，且第三硫化镉膜层中镉元素占第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，小于，第一硫化镉膜层中镉元素占第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量；或者，第三硫化镉膜层中镉元素占第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，等于，第二硫化镉膜层中镉元素占第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量；或者，第三硫化镉膜层中镉元素占第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，等于，第一硫化镉膜层中镉元素占第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。
在衬底上形成交叠设置的第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层之前，该方法还包括：在衬底和第一硫化镉膜层之间形成第四硫化镉膜层，第四硫化镉膜层的厚度大于第一硫化镉膜层的厚度；该方法还包括：在第二硫化锌膜层上形成第四硫化锌膜层，第二硫化锌膜层的厚度大于第二硫化锌膜层的厚度。
需要说明的是，本发明实施例中太阳能电池的制备方法中，与上述太阳能电池缓冲层的实施例相同之处，此处不再赘述，其有益效果和解释说明请参见上述太阳能电池的实施例。
在一些可选的实施例中，在衬底上依次形成第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层，包括：通过原子层沉积方法在衬底上依次形成第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层。
在具体实施例中，原子层沉积方法主要是通过真空方法制备，与CIGS产线中的光吸收层等其他真空工艺更好地兼容，且无废液产生；另外，通过原子层沉积方法形成缓冲层，相比采用溅射工艺形成CIGS缓冲层，成膜致密性较好，还可以抑制由于薄膜致密性不理想产生的微孔而导致的太阳能电池内部短路的现象，改善电池性能；采用原子层沉积方法制作缓冲层，进一步实现在纳米级别精确控制薄膜厚度、保证大面积成膜的均匀性，且能实现低温下薄膜生长，适用于各种形状的衬底。
在一些可选的实施例中，本发明实施例提供的上述太阳能电池的制备方法中，通过原子层沉积方法在衬底上形成第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层，包括：将镉、锌、硫的前驱体源通过原子层沉积方法在衬底上形成由交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层。其中，镉的前驱体源为二甲基镉(CdMe2)、氯化镉(CdCl2)或镉；锌的前驱体源为二乙基锌(ZnEt2)；硫的前驱体源为硫化氢(H2S)或硫。
在一些可选的实施例中，本发明实施例提供的上述太阳能电池的制备方法中，通过原子层沉积方法在衬底上形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，包括：
通过a个CdS脉冲循环和b个ZnS脉冲循环形成交叠设置的CdS膜层和ZnS膜层，重复a个CdS脉冲循环和b个ZnS脉冲循环共c次，随着循环次数c的增加，调整a、b的值使得a/a+b的值逐渐减小；其中，n≥1、a≥1、b≥1、c≥1。
具体地，靠近衬底的表面形成CdS膜层，使得CdS膜层与CIGS光吸收层接触，保证了良好的晶格匹配和能带匹配；在远离衬底的表面沉积ZnS膜层，使得缓冲层表面的禁带宽度较大，从而降低短波长光的吸收，降低光能损耗，从而提高太阳能电池的量子效率及转换效率。在CdS膜层和ZnS膜层之间形成多个CdS膜层和ZnS膜层交替设置的膜层，从而使得缓冲层的禁带宽度沿着逐渐远离衬底的方向呈现从小到大的趋势。进一步地，主要通过调节制作CdS膜层和ZnS膜层中脉冲的循环比例，从而调节Cd/Zn+Cd的比值，进一步调节缓冲层的禁带宽度。
其中，循环c次时，调整a、b的值的次数在此不做具体限定，如，可以逐渐减小a的值；或者逐渐增加b的值；或者，逐渐减小a的值，同时增加b的值。
本发明中在制作太阳能电池的缓冲层时，通过CdS膜层和ZnS膜层交替设置的方式，从而保证了太阳能电池具有较好的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)，避免单独采用第一CdS膜层造成的Isc较小Voc偏高的现象。
需要说明的是，形成交替设置的CdS膜层和ZnS膜层的循环个数，在此不做具体限定。即，可以通过多次调节a的值，以及b的值，从而形成多个循环调节禁带宽度，从而使得缓冲层的禁带宽度满足需要，如禁带宽度调整为2.8eV-3.6eV。
在一些可选的实施例中，本发明实施例提供的上述太阳能电池缓冲层的制备方法中，形成硫化镉薄膜的脉冲参数为：0.1-0.5s Cd的前驱体源、5-15s N2清洗、0.1-0.5s S的前驱体源、5-15s N2清洗；形成硫化锌膜层的脉冲参数为：0.1-0.5s Zn的前驱体源、5-15sN2清洗、0.1-0.5s S的前驱体源、5-15s N2清洗。
具体地，在通过CdS脉冲循环形成硫化镉膜层时，每一脉冲循环的参数为依次通入0.1-0.5s Cd的前驱体源进行沉积；通入5-15s N2进行清洗；通入0.1-0.5s S的前驱体源进行沉积；通入5-15s N2进行清洗。通过Cd的前驱体源和S的前驱体源的化学反应形成硫化镉膜层。在通过ZnS脉冲循环形成硫化锌膜层时，每一脉冲循环的参数为依次通入0.1-0.5sZn的前驱体源进行沉积；通入5-15s N2进行清洗；通入0.1-0.5s S的前驱体源进行沉积；通入5-15s N2进行清洗。其中，将氮气作为载运和清洗气体。
需要说明的是，在形成硫化镉膜层或硫化锌膜层时，可以将真空腔室中的沉积温度为100°-300°之间。较佳地，沉积温度可以为150°。
在一些可选的实施例中，本发明实施例提供的上述太阳能电池的制备方法中，形成硫化镉膜层的脉冲参数为：0.4s Cd的前驱体源、10s N2清洗、0.4s S的前驱体源、10s N2清洗；形成硫化锌膜层的脉冲参数为：0.4s Zn的前驱体源、10s N2清洗、0.4s S的前驱体源、10s N2清洗。
下面通过具体实施例详细描述本发明实施例提供的太阳能电池的制备方法。
制备太阳能电池缓冲层的方法，包括：
步骤一、将衬底放入原子层沉积设备的样品托盘中，并送入原子层沉积设备中，关闭腔室，并抽真空。
步骤二、设定形成缓冲层中硫化镉膜层或硫化锌膜层的生长程序以及沉积的温度；
其中，沉积温度可以为150℃；使用CdMe2作为Cd源、ZnEt2作为Zn源、H2S作为S源，高纯N2作为载运和清洗气体，且携带Cd或H2S的气体流量为60sccm。其中，设置形成CdS膜层的CdS脉冲顺序依次为：0.4s CdMe2、10s N2清洗、0.4s H2S、10s N2清洗；设置形成ZnS膜层的ZnS脉冲顺序依次为：0.4s ZnEt2、10s N2清洗、0.4s H2S、10s N2清洗。
下面列举形成太阳能电池缓冲层的的具体实施例。
实施例1
缓冲层制备方法中脉冲顺序为：
步骤1、通过60个CdS脉冲循环形成硫化镉膜层；
步骤2、通过4个CdS脉冲循环和1个Zn脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该4个CdS脉冲循环和1个Zn脉冲循环共12次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤3、通过1个CdS脉冲循环和1个ZnS脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该1个CdS脉冲循环和1个ZnS脉冲循环共30次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤4、通过1个CdS脉冲循环和4个ZnS脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该1个CdS脉冲循环和4个ZnS脉冲循环共12次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤5、通过60个ZnS脉冲循环形成硫化锌膜层。
实施例2
缓冲层制备方法中脉冲顺序为：
步骤1、通过60个CdS脉冲循环形成硫化镉膜层；
步骤2、通过9个CdS脉冲循环和1个Zn脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该9个CdS脉冲循环和1个Zn脉冲循环共6次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤3、通过1个CdS脉冲循环和1个ZnS脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该1个CdS脉冲循环和1个ZnS脉冲循环共30次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤4、通过1个CdS脉冲循环和9个ZnS脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该1个CdS脉冲循环和9个ZnS脉冲循环共6次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤5、通过60个ZnS脉冲循环形成硫化锌膜层。
实施例3
缓冲层制备方法中脉冲顺序为：
步骤1、通过60个CdS脉冲循环形成硫化镉膜层；
步骤2、通过7个CdS脉冲循环和3个Zn脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该7个CdS脉冲循环和3个Zn脉冲循环共6次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤3、通过1个CdS脉冲循环和1个ZnS脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该1个CdS脉冲循环和1个ZnS脉冲循环共30次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤4、通过3个CdS脉冲循环和7个ZnS脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该3个CdS脉冲循环和7个ZnS脉冲循环共6次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤5、通过60个ZnS脉冲循环形成硫化锌膜层。
实施例4
缓冲层制备方法中脉冲顺序为：
步骤1、通过60个CdS脉冲循环形成硫化镉膜层；
步骤2、通过4个CdS脉冲循环和1个Zn脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该4个CdS脉冲循环和1个Zn脉冲循环共12次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤3、通过3个CdS脉冲循环和2个ZnS脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该3个CdS脉冲循环和2个ZnS脉冲循环共12次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤4、通过2个CdS脉冲循环和3个ZnS脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该2个CdS脉冲循环和3个ZnS脉冲循环共12次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤5、通过1个CdS脉冲循环和4个ZnS脉冲循环形成交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层，并重复该1个CdS脉冲循环和4个ZnS脉冲循环共12次，从而通过60个脉冲循环形成硫化镉膜层和硫化锌膜层；
步骤6、通过60个ZnS脉冲循环形成硫化锌膜层。
实施例1-4仅示意出4种实施方式，表现了如何通过控制脉冲比调节缓冲层中CdS膜层或ZnS膜层的厚度，从而使得缓冲层的禁带宽度呈现随着逐渐远离衬底而逐渐增大的趋势。当然在调节脉冲比时可以采用多种方式，不仅限于实施例提供的数据。
本发明实施例的太阳能电池的制备方法能够有效制备得到带隙渐变的太阳能电池缓冲层，可以实现沿着光子的入射方向(沿逐渐靠近衬底的方向),各层膜的光学带隙Eg是递减的。沿光子入射方向，Cd/(Zn+Cd)的比值越来越大，禁带宽度越来越小；可选地，通过调节制备CdS和ZnS的脉冲循环次数的比实现带隙宽度的调整，在沿着CIGS表面进行生长时，在制备完成CdS膜层后，按照逐渐降低CdS脉冲循环数、增多ZnS脉冲循环数，从而实现沿光子入射方向禁带宽度逐渐减小，有利于吸收整个太阳光的波长范围(E>Eg(CIGS))的光子能量；另外，薄膜的禁带宽度越小，所对应的折射率反而递增的,能够有效地减少光子反射,提高吸收效率。
综上所述，本发明实施例提供的太阳能电池的有益效果为：
1、本发明实施例中通过调节缓冲层中Cd/Zn+Cd的比例，使得该比例沿着逐渐远离衬底的方向逐渐减小，从而使得缓冲层的禁带宽度沿着逐渐远离衬底的方向逐渐增大，即：与太阳能电池光吸收层接触的缓冲层的禁带宽度较小，从而更好的和CIGS中光吸收层匹配，远离太阳能电池光吸收层的缓冲层的禁带宽度较大，从而降低短波长光的吸收，降低光能损耗，从而提高太阳能电池的量子效率及转换效率。较佳地，本发明实施例中太阳能电池的缓冲层的禁带宽度在2.8eV-3.6eV范围内。
2、本发明太阳能电池的缓冲层的结构中，由于引入了ZnS膜层，从而间接地减少了缓冲层中有毒元素Cd元素的含量，避免对环境的危害，同时提高了缓冲层的禁带宽度，增大了光吸收率。
3、在制作太阳能电池的缓冲层时，通过CdS膜层与CIGS光吸收层接触，保证了良好的晶格匹配和能带匹配，通过CdS膜层和ZnS膜层交替设置的方式，从而保证了太阳能电池具有较好的开路电压(Voc)、短路电流(Isc)，避免单独采用CdS薄膜造成的Isc较小Voc偏高的现象。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括：
衬底；
设置在所述衬底上的缓冲层，所述缓冲层包括交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层；
其中，所述缓冲层至少包括：依次设置在所述衬底上的第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层，且所述第一硫化镉膜层中镉元素占所述第一硫化镉膜层和所述第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，所述第二硫化镉膜层中镉元素占所述第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层中交叠设置的硫化镉膜层和硫化锌膜层满足条件，包括：
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量等于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量等于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量大于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量；或者
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量小于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述镉元素的质量或所述锌元素的质量包括掺杂浓度或者所在膜层的厚度。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池，其特征在于，所述镉元素的质量或所述锌元素的质量包括所在膜层的厚度；
所述第一硫化镉膜层的厚度大于所述第二硫化镉膜层的厚度，所述第一硫化锌膜层的厚度小于所述第二硫化锌膜层的厚度。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其特征在于，所述缓冲层还包括：
设置在所述第一硫化锌膜层和第二硫化镉膜层之间的第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层，所述第三硫化镉膜层与所述第一硫化锌膜层接触，所述第三硫化锌膜层夹设于所述第三硫化镉膜层和所述第二硫化镉膜层之间；
所述第三硫化镉膜层中镉元素占所述第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于所述第二硫化镉膜层中镉元素占所述第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，且小于所述第一硫化镉膜层中镉元素占所述第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量；或者
所述第三硫化镉膜层中镉元素占所述第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，等于，所述第二硫化镉膜层中镉元素占所述第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量；或者
所述第三硫化镉膜层中镉元素占所述第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，等于，所述第一硫化镉膜层中镉元素占所述第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。
6.一种太阳能电池的制备方法，其特征在于，该方法包括：
提供一衬底；
在所述衬底上依次形成第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层；其中，
所述第一硫化镉膜层中镉元素占所述第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，所述第二硫化镉膜层中镉元素占所述第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层满足条件，包括：
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量等于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量等于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量；
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量大于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量大于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量；或者
所述第一硫化镉膜层中镉元素的质量小于所述第二硫化镉膜层中镉元素的质量，所述第一硫化锌膜层中锌元素的质量小于所述第二硫化锌膜层中锌元素的质量。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述镉元素的质量或所述锌元素的质量是掺杂浓度或者所在膜层的厚度。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，该方法还包括：
在所述第一硫化锌膜层和第二硫化镉膜层之间形成第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层；
所述第三硫化镉膜层中镉元素占所述第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，大于，所述第二硫化镉膜层中镉元素占所述第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，且所述第三硫化镉膜层中镉元素占所述第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，小于，所述第一硫化镉膜层中镉元素占所述第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量；或者
所述第三硫化镉膜层中镉元素占所述第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，等于，所述第二硫化镉膜层中镉元素占所述第二硫化镉膜层和第二硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量；或者
所述第三硫化镉膜层中镉元素占所述第三硫化镉膜层和第三硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量，等于，所述第一硫化镉膜层中镉元素占所述第一硫化镉膜层和第一硫化锌膜层中镉元素和锌元素总量的含量。
10.根据权利要求6-9任一权项所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底上依次形成第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层，包括：
通过原子层沉积方法在所述衬底上依次形成第一硫化镉膜层、第一硫化锌膜层、第二硫化镉膜层以及第二硫化锌膜层。
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Effective date of registration: 20210425 Address after: 518000 Guangdong city of Shenzhen province Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone before Bay Road No. 1 building 201 room A (located in Shenzhen Qianhai business secretary Co. Ltd.) Applicant after: Hongyi Technology Co.,Ltd. Address before: 100076 6015, 6th floor, building 8, 9 Yingshun Road, Yinghai Town, Daxing District, Beijing Applicant before: Beijing Dingrong Photovoltaic Technology Co.,Ltd. |
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