CN112310241B - 太阳能电池的电注入再生方法及基于电注入的太阳能电池 - Google Patents
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Abstract
本发明的太阳能电池的电注入再生方法及基于电注入的太阳能电池，电注入再生方法包括：提供太阳能电池结构，包括衬底层、窗口层、光吸收层、过渡层以及背电极层，过渡层包括含铜材料层，进行电注入以使含铜材料层中的铜离子迁移钉扎。通过进行电注入工艺使得铜离子进行方向性的扩散迁移并进一步氧化钉扎，可以利于背接触导电的作用，同时不会在正常工作状态下的随机扩散，在提升组件效率的情况下，并具备长期稳定性。光吸收层采用硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉的复合层结构，该复合层结构有效降低了碲化镉的能带，使得电池对700nm～900nm的波长的光的吸收大幅增加，使太阳能电池对长波长和短波长光的吸收达到最大，以此增加电池短路电流密度，提高电池效率。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，特别是涉及一种太阳能电池的电注入再生方法及基于电注入的太阳能电池。
背景技术
当前太阳能电池得到广泛应用，例如，碲化镉太阳能电池，较单晶硅太阳能电池有制作方便，成本低廉和重量较轻等优点。碲化镉薄膜太阳能电池简称CdTe电池，它是一种以p型CdTe和n型CdS的异质结为基础的薄膜太阳能电池。一般标准的碲化镉薄膜太阳能电池由五层结构组成：背电极、背接触层、CdTe吸收层、CdTe窗口层、TCO层。碲化镉薄膜太阳能电池的生产成本大大低于晶体硅和其他材料的太阳能电池技术，其次它和太阳光谱很一致，可吸收95％以上的阳光。在广泛深入的应用研究基础上，国际上许多国家的CdTe电池已由实验室研究阶段开始走向规模工业化生产。然而，当前电池(如碲化镉薄膜电池)加工完成后，背电极接触导电性能较差，一些现有工艺的改进也往往导致电池在使用过程中其初始性能较差，长期稳定性也较差，电池的转换效率相对较低。
因此，如何提供一种电池及其处理方法以解决现有技术的上述问题实属必要。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太阳能电池的电注入再生方法及基于电注入的太阳能电池，用于解决现有技术中太阳能电池背电极接触导电性能较差、电池初始性能、长期稳定性较差以及转换效率较低等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种太阳能电池的电注入再生方法，包括如下步骤：
提供太阳能电池结构，所述太阳能电池结构包括自下而上设置的衬底层、窗口层、光吸收层、过渡层以及背电极层，其中，所述过渡层包括含铜材料层；
对所述太阳能电池结构进行电注入以使所述含铜材料层中的铜离子迁移钉扎。
可选地，形成所述太阳能电池结构的方法包括：
提供所述衬底层；
于所述衬底层上形成所述窗口层，其中，所述窗口层包括掺镁氧化锌层；
于所述窗口层上形成所述光吸收层；
于所述光吸收层上形成所述过渡层；
于所述过渡层上形成背电极层。
可选地，所述光吸收层包括至少一个硫化镉/碲化镉循环单元构成的叠层结构及至少一个硒化镉/碲化镉循环单元构成的叠层结构中的至少一种。
可选地，当所述光吸收层包括硒化镉/碲化镉循环单元时，形成所述光吸收层后还包括步骤：对所述光吸收层进行活化退火处理，以使硒化镉/碲化镉转化为掺硒梯度的硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉复合层。
可选地，所述活化退火处理的退火温度介于350℃-600℃之间，退火时间介于5min-40min之间。
可选地，当所述光吸收层包括硫化镉/碲化镉循环单元时，所述硫化镉材料层的厚度介于50nm-150nm之间，所述碲化镉材料层的厚度介于2000nm-4000nm之间；当所述光吸收层包括硒化镉/碲化镉循环单元时，所述硒化镉材料层的厚度介于100nm-400nm之间，所述碲化镉材料层的厚度介于2000nm-4000nm之间。
可选地，形成所述光吸收层后且在形成所述过渡层之前还包括步骤：将形成有所述光吸收层后的结构置于酸液中进行蚀刻清洗，再在经过所述刻蚀清洗后的所述光吸收层上形成所述过渡层。
可选地，所述过渡层还包括碲化锌层，所述含铜材料层包括含铜碲化锌层，其中，所述碲化锌层形成于所述光吸收层表面，所述含铜材料层形成于所述碲化锌层表面。
可选地，形成所述过渡层之后形成所述背电极层，且在形成所述背电极层之后还包括进行铜扩散退火的步骤。
可选地，所述含铜碲化锌层中铜的含量介于1％-10％之间；采用磁控溅射工艺形成所述碲化锌层及所述含铜碲化锌层，所述碲化锌层的磁控溅射的基板温度介于150℃-350℃之间。
可选地，对所述太阳能电池结构进行组件封装之后进行所述电注入的工艺。
可选地，进行所述组件封装之前包括步骤：对形成有所述光吸收层的结构进行第一次激光刻划，以形成若干个结构单元；进行光刻胶涂覆显影，以填充所述第一次激光刻划所形成的缝隙；进行第二次激光刻划，以形成若干导电沟道；进行磁控溅射填充所述导电沟道，以形成所述背电极层。
可选地，进行所述电注入的工艺包括：对所述太阳能电池结构加载预设偏压，所述预设偏压与开路电压之间的差值小于所述开路电压的20％，所述电注入的注入电流介于开路电流的1-3倍之间，所述电注入的注入时间介于5-30min之间，控制待注入组件的温度介于50℃-150℃之间。
本发明还提供一种基于电注入的太阳能电池，所述太阳能电池优选基于本发明提供的太阳能电池的电注入再生方法制备得到，当然，也可以采用其他制备方法制备得到，所述太阳能电池包括自下而上设置的衬底层、窗口层、光吸收层、过渡层以及背电极层，其中，所述过渡层包括含铜材料层，且所述含铜材料层中的铜离子经过电注入后进行了迁移钉扎。
可选地，所述窗口层的材料包括掺镁氧化锌；和/或，所述光吸收层包括至少一个硫化镉/碲化镉循环单元构成的叠层结构及至少一个硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉复合层构成的叠层结构中的至少一种。
可选地，所述过渡层还包括碲化锌层，所述含铜材料层包括含铜碲化锌层，其中，所述碲化锌层形成于所述光吸收层表面，所述含铜材料层形成于所述碲化锌层表面；所述背电极层的厚度介于220nm-250nm之间，所述窗口层的厚度介于40nm-70nm之间，所述光吸收层的厚度介于2.0μm-4.0μm之间，所述衬底层包括掺氟氧化锡层、导电玻璃、氧化钛层或掺铝氧化锌层中的至少一种，所述背电极层包括由钼层、铝层及铬层中的至少一种。
可选地，所述光吸收层与所述过渡层的界面处形成有钉扎铜离子。
如上所述，本发明的太阳能电池的电注入再生方法及基于电注入的太阳能电池，通过进行电注入工艺使得铜离子进行方向性的扩散迁移并进一步氧化钉扎，可以利于背接触导电的作用，同时不会在正常工作状态下的随机扩散，在提升组件效率的情况下，并具备长期稳定性。光吸收层采用硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉的复合层结构，该复合层结构有效降低了碲化镉的能带，使得电池对700nm～900nm的波长的光的吸收大幅增加，使太阳能电池对长波长和短波长光的吸收达到最大，以此增加电池短路电流密度，提高电池效率。
附图说明
图1显示为本发明实施例中太阳能电池的电注入再生方法的流程图。
图2显示为本发明实施例形成太阳能电池结构中提供衬底层的结构示意图。
图3显示为本发明实施例形成太阳能电池结构中形成窗口层的结构示意图。
图4显示为本发明实施例形成太阳能电池结构中形成光吸收层的结构示意图。
图5显示为本发明实施例形成太阳能电池结构中活化退火处理后的结构示意图。
图6显示为本发明实施例形成太阳能电池结构中形成过渡层的结构示意图。
图7显示为本发明实施例形成太阳能电池结构中形成过渡层的另一示例的结构示意图。
图8显示为本发明实施例形成太阳能电池结构中形成背电极层的结构示意图。
图9显示为本发明实施例中太阳能电池的电注入再生方法电注入后的结构示意图。
图10显示为本发明一种电注入示例的示意图。
元件标号说明
101 衬底层
102 窗口层
103 光吸收层
1031 硒化镉
1032 碲化镉
1033 掺硒碲化镉
104 过渡层
1041 含铜材料层
1042 碲化锌
105 背电极层
106 钉扎铜离子
S1～S2 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种太阳能电池的电注入再生方法，包括如下步骤：
S1：提供太阳能电池结构，所述太阳能电池结构包括自下而上设置的衬底层、窗口层、光吸收层、过渡层以及背电极层，其中，所述过渡层包括含铜材料层；
S2：对所述太阳能电池结构进行电注入以使所述含铜材料层中的铜离子迁移钉扎。
下面将结合附图详细说明本发明太阳能电池的制备方法。
如图1的S1步骤及图2-8所示，首先进行步骤S1，提供太阳能电池结构，所述太阳能电池结构包括自下而上设置的衬底层101、窗口层102、光吸收层103、过渡层104以及背电极层105，其中，所述过渡层104包括含铜材料层1041。其中，在其他实施例中，还可以在上述各个材料层之间依据实际需求设置其他材料层。
作为示例，形成所述太阳能电池结构的方法包括：
首先，如图2所示，提供所述衬底层101。
作为示例，所述衬底层101的材料包括掺氟氧化锡、导电玻璃、氧化钛或掺铝氧化锌，当然，也可以是上述材料的材料层所构成的叠层结构。所述衬底层101可以作为太阳能电池的前电极，起到导电子阻空穴的作用；所述衬底层101还可以作为基板，其上可以镀膜。
接着，如图3所示，于所述衬底层101上形成所述窗口层102，其中，所述窗口层102包括掺镁氧化锌层(MZO)。在一示例中，可以采用磁控溅射法形成所述窗口层102，也可以采用丝网印刷或射频溅射的方法形成所述窗口层102；所述窗口层102的厚度介于40nm～70nm之间，例如，可以是45nm、50nm、60nm、65nm。较佳地，所述窗口层102的材料包括掺镁氧化锌，其中，镁的掺杂量介于0mol％～8mol％之间，例如，可以是2mol％、4mol％、8mol％。以利于在后续的电注入工艺中保持提升该层材料层的性能。
接着，如图4-5所示，于所述窗口层102上形成所述光吸收层103。
作为示例，所述光吸收层103包括至少一个硫化镉/碲化镉循环单元构成的叠层结构及至少一个硒化镉/碲化镉循环单元构成的叠层结构中的至少一种。也就是说，所述光吸收层103可以由硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)的循环构成，可以是一个这样的循环，也可以是多个这样的循环构成所述光吸收层103。所述光吸收层103还可以由硒化镉/碲化镉(CdSe/CdTe)的循环构成，可以是一个这样的循环，也可以是多个这样的循环构成所述光吸收层103。当然，所述光吸收层103还可以是由上述两个循环共同构成。本实施例中，如图4所示，所述光吸收层103由一层硒化镉1031和一层碲化镉1032构成。
作为示例，所述太阳能电池选择为碲化镉电池，其中，碲化镉电池经过本发明的方法后效率提升明显，例如可以提升至15％以上，同时，稳定性也会得到较大的提升。
作为示例，当所述光吸收层103包括硫化镉/碲化镉循环单元时，所述硫化镉材料层的厚度介于50nm-150nm之间，例如，可以是60nm、80nm、100nm、120nm，所述碲化镉材料层的厚度介于2000nm-4000nm之间，例如，可以是2200nm、2500nm、3000nm、3500nm；
当所述光吸收层103包括硒化镉/碲化镉循环单元时，所述硒化镉材料层的厚度介于100nm-400nm之间，例如，可以是180nm、200nm、300nm、350nm，所述碲化镉材料层的厚度介于2000nm-4000nm之间，例如，可以是2200nm、2500nm、3000nm、3500nm。
本实施例中，如图5所示，当所述光吸收层103包括硒化镉1031/碲化镉1032循环单元时，形成所述光吸收层103后还包括步骤：对所述光吸收层103进行活化退火处理，以使硒化镉1031/碲化镉1032转化为掺硒梯度的硒化镉1031/掺硒碲化镉1033/碲化镉1032复合层。作为示例，所述活化退火处理的退火温度介于350℃-600℃之间，如，可以是400℃、450℃、500℃，退火时间介于5min-40min之间，如，可以是10min、20min、30min。该复合层结构有效降低了碲化镉的能带，使得电池对700nm～900nm的波长的光的吸收大幅增加，使太阳能电池对长波长和短波长光的吸收达到最大，以此增加电池短路电流密度，提高电池效率；另外太阳能电池窗口层102采用掺镁氧化锌材料，该层作为太阳能电池中的缓冲层，可以为硒化镉层与衬底层101之间的接触起到缓冲作用，减小界面间载流子的复合，从而进一步增大电流密度。
作为示例，可以采用近空间升华法(Close Space Sublimation，CSS)形成所述光吸收层103。其中，近空间升华法是气相沉积方法中的一种，将通过高温(高于材料的沸腾或升华温度的温度)从材料源蒸发或升华的待沉积蒸汽朝向基板移动并最终沉积在基板的表面上，形成所需的薄膜。采用近空间升华法制备半导体薄膜具有薄膜质量好、沉积速率高(最高可达5000mm/h)、设备简单、生产成本低等优点。高效的沉积速率以及相对简单的设备使得该方法在制备薄膜中具有很大的优势。例如，在本实施例中，采用近空间升华法于所述窗口层102远离所述衬底层102的表面形成依次形成硒化镉1031和碲化镉1032，以形成所述光吸收层103，进一步，在本实施例中，还可以将这一步得到的结构进行活化退火处理，以使所述光吸收层103形成为具有掺硒梯度的硒化镉1031/掺硒碲化镉1033/碲化镉1032复合层，这里所述掺硒梯度可以是自硒化镉1031至碲化镉1032处之间递减，可以依据本实施例设置的各材料层的厚度以及活化退火处理的参数获得。作为示例，所述光吸收层103中硒的掺杂量介于5mol％～20mol％之间，例如，可以是8mol％、10mol％、15mol％。
另外，还可以形成多个循环单元以构成所述光吸收层103，以形成硒化镉/碲化镉循环单元为例，首先采用近空间升华法于所述窗口层102远离所述衬底层101的表面形成一层硒化镉层；然后采用近空间升华法于所述硒化镉层的表面形成一层碲化镉层，从而形成硒化镉/碲化镉子叠层结构；于所述硒化镉/碲化镉子叠层结构上实现至少一个所述硒化镉/碲化镉子叠层结构循环，以形成所述硒化镉/碲化镉叠层结构。在一示例中，当包括多个循环单元时，所述硒化镉总的材料层的厚度介于100nm-400nm之间，所述碲化镉的总的材料层的厚度介于2000nm-4000nm之间，每一材料层的厚度可以依据循环单元数进行设计。较佳地，所述硒化镉/碲化镉叠层结构包括3-6个所述硒化镉/碲化镉子叠层结构，即包括3-6个循环单元。
接着，如图6-7所示，于所述光吸收层103上形成所述过渡层104，其中，所述过渡层104包括含铜材料层1041，以基于所述含铜材料层1041进行后续的电注入工艺。
作为示例，形成所述光吸收层103后且在形成所述过渡层104之前还包括步骤：将形成有所述光吸收层103后的结构置于酸液中进行蚀刻清洗，再在经过所述刻蚀清洗后的所述光吸收层103上形成所述过渡层104。可选地，所述酸液可以是盐酸、磷酸等，较佳地，选择为0.05％-5％(如0.1％、0.2％、0.3％等)的盐酸。在一示例中，采用近空间升华法制备材料层后不论硫化镉/碲化镉结构，还是硒化镉/碲化镉结构，最外面的膜层是碲化镉膜层，盐酸等清洗会处理掉表面的氧化物，清洁碲化镉的表界面；另一方面，盐酸等会和碲化镉微弱反应，溶解部分的镉，使得碲化镉表面富碲，富碲碲化镉表面有利于后续材料层界面性能的提升，例如，有利于后面磁控溅射沉积的ZnTe：Cu膜层形成良好的界面工程。
作为示例，如图7所示，所述过渡层104还包括碲化锌层1042，可以有利于势垒过渡，所述含铜材料层1041包括含铜碲化锌层，其中，所述碲化锌层1042形成于所述光吸收层103表面，所述含铜碲化锌层形成于所述碲化锌层1042表面。本实施例中，采用上述碲化锌层1042/含铜碲化锌层构成的过渡层104。在一可选示例中，设置所述含铜材料层中的铜的含量介于1％-10％之间，即其质量百分比介于1％-10％之间，如可以是6％、8％，所述含铜碲化锌层中铜的含量介于1％-10％之间；采用磁控溅射工艺形成所述碲化锌层及所述含铜碲化锌层，所述碲化锌层的磁控溅射的基板温度介于150℃-350℃之间。所述含铜材料层的厚度介于15-100nm之间，所述碲化锌的厚度介于15-100nm之间。在本实施例中，形成的所述碲化锌层的厚度为20nm，形成的含铜碲化锌层的厚度为20nm。
作为示例，形成所述过渡层104之后形成所述背电极层，且在形成所述背电极层之后还包括进行铜扩散退火的步骤，进行上述热退火，在一定温度下使得铜离子在上下材料层之间进行扩散，如下层碲化锌和上层背电极层(钼层)甚至所述过渡层下方的所述光吸收层(如碲化镉)的一定厚度里进行扩散，均匀分布，使得背电极层(钼层)和所述过渡层(如碲化锌)等形成利于电势的界面工程。在一示例中，上述退火的退火温度介于150-250℃之间，例如，可以是180℃、200℃，退火时间介于10-25min之间，例如，可以是12min、20min。其中，在本实施例中，采用掺硒的碲化镉层，由于硒在碲化镉中的溶解度较大，因此硒化镉/碲化镉叠层结构沉积配合活化退火处理后形成一定掺硒梯度的性能优异的硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉复合层，其可有效阻止铜离子向掺镁氧化锌窗口层扩散，降低了深能级缺陷的产生，从而有利于提高太阳能电池的初始性能和长期稳定性。
最后，如图8所示，于所述过渡层104上形成背电极层105，以制备太阳能电池。作为示例，可以采用但不限于磁控溅射法形成所述背电极层105，所述背电极层105的材料包括由钼、铝及铬组成的群组中的一种或两种以上。所述背电极层105的厚度介于100nm-300nm之间，如可以是120nm、150nm、200nm。
其中，在一示例中，对形成有所述光吸收层103的结构进行第一次激光刻划，以形成若干个结构单元，以使各结构单元之间相互绝缘；接着，进行光刻胶涂覆显影，以填充所述第一次激光刻划所形成的缝隙；进行第二次激光刻划，以形成若干导电沟道，以实现后续的导电；进行磁控溅射填充所述导电沟道，以形成所述背电极层105。
作为示例，对所述太阳能电池结构进行组件封装之后进行所述电注入的工艺。该示例中，电注入发生在组件封装之后，可以有利于防止组件封装过程中温度处理对电注入的影响，有利于达到电注入后不再有温度处理的目的，有利于电池性能的提高，有利于提高电注入所带来的再生作用。其中，所述组件封装可以采用现有的太阳能电池封装工艺，例如，可选地，封装可以包括：边缘清边处理，汇流条敷设，边缘密封胶涂敷，芯片/胶片/背板玻璃合片，层压，接线盒安装，终检，包装。
如图1中的S2及图9所示，进行步骤S2，对所述太阳能电池结构进行电注入以使所述含铜材料层中的铜离子迁移钉扎。其中，电注入过程中电势的加持使得因为铜离子再次进行方向性的扩散迁移，如使得前述退火后的铜离子再次进行方向性的扩散迁移，进一步，较佳地控制组件在一定的温度下进行电注入，以本实施例为例，在偏压下铜离子会向碲化镉/碲化锌膜层迁移，当然，铜离子也会向含铜材料层1041上下的材料层中发生一定的扩散，接着，电注入经过一定的时间后，迁移后的铜离子进一步氧化钉扎，如图9中的钉扎铜离子106所示，例如，本实施例中可以是使得铜离子固定在碲化锌以及碲化镉的表界面。此时铜离子即起到利于背接触导电的作用，同时不会在正常工作状态下的随机扩散，在提升组件效率的情况下，并具备长期稳定性。在一示例中，当前碲化镉薄膜电池加工完成后，膜层中缺陷未得到激活，如处于退火态，随后电池片在在一定的温度下，载流子注入(加正向偏压)，铜离子进行有序的迁移扩散，电池中的缺陷受到激发，表现为电池电学性能衰减，这一状态称为衰减态；随着载流子的进一步注入，净缺陷浓度增加，势垒区宽度减小，电池电学性能得到恢复，且缺陷处于低活性的状态，称为再生态.电池处于再生态，电池电池光电转换效率得以提升并增加稳定性。
作为示例，进行所述电注入的过程中，将待注入的产品放到电注入设备的加热平台上，从组件的正负极两端给组件加一个偏压，即给组件的正极输出端接正极电源，负极输出端接负极，电注入工艺包括：对所述太阳能电池结构加载预设偏压，所述预设偏压与开路电压(voc)之间的差值小于所述开路电压的20％，也即，所述预设偏压的电压值为所述太阳能电池结构的开路电压的±20％，例如，可以是5％、10％、12％、15％等，另外，所述电注入的注入电流介于开路电流(JSC)的1-3倍之间，如1.5倍、2倍、2.5倍，所述电注入的注入时间介于5-30min之间，如可以是10min、12min、18min、25min，控制待注入组件的温度介于25℃-150℃之间，如可以是50℃、80℃、100℃、120℃。另外，在一示例中，图10给出一种电注入的示意图，其中，P1划槽中间填充绝缘材料(如光刻胶)作为绝缘，P2划槽填充导电材料(如钼)起到导电作用，可以与所述背电极层基于同一工艺填充，其中，所述P2划槽的数量及布置可以依据实际需求设计，可以为若刚平行间隔排布的结构，可选地，所述P2划槽的底部可以停止在所述窗口层102上，顶部与所述背电极层105电连接，P3可以为划线，可以不进行填充，起到绝缘背电极层的作用。箭头代表电子的流动方向。
本发明还提供一种基于电注入的太阳能电池，所述太阳能电池优选基于本发明提供的太阳能电池的电注入再生方法制备得到，当然，也可以采用其他制备方法制备得到，其中，所述太阳能电池的结构及其相关特征可以参考本实施例的上述描述，在此不再赘述。所述太阳能电池包括自下而上设置的衬底层101、窗口层102、光吸收层103、过渡层104以及背电极层105，其中，所述过渡层104包括含铜材料层1041，且所述含铜材料层1041中的铜离子经过电注入后进行了迁移钉扎，形成钉扎铜离子106。
作为示例，所述窗口层102的材料包括掺镁氧化锌。
作为示例，所述光吸收层103包括至少一个硫化镉/碲化镉循环单元构成的叠层结构及至少一个硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉复合层构成的叠层结构中的至少一种。
作为示例，所述过渡层104还包括碲化锌层1042，所述含铜材料层1041包括含铜碲化锌层，其中，所述碲化锌层1042形成于所述光吸收层103表面，所述含铜材料层1041形成于所述碲化锌层1042表面。
作为示例，所述背电极层105的厚度介于220nm-250nm之间，所述窗口层102的厚度介于40nm-70nm之间，所述光吸收层103的厚度介于2.0μm-4.0μm之间，所述衬底层101包括掺氟氧化锡层、导电玻璃、氧化钛层或掺铝氧化锌层中的至少一种，所述背电极层105包括由钼层、铝层及铬层中的至少一种。
作为示例，所述光吸收层103与所述过渡层102的界面处钉扎有钉扎铜离子106。
综上所述，本发明的太阳能电池的电注入再生方法及基于电注入的太阳能电池，通过进行电注入工艺使得铜离子进行方向性的扩散迁移并进一步氧化钉扎，可以利于背接触导电的作用，同时不会在正常工作状态下的随机扩散，在提升组件效率的情况下，并具备长期稳定性。光吸收层采用硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉的复合层结构，该复合层结构有效降低了碲化镉的能带，使得电池对700nm～900nm的波长的光的吸收大幅增加，使太阳能电池对长波长和短波长光的吸收达到最大，以此增加电池短路电流密度，提高电池效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (15)
1.一种太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供太阳能电池结构，所述太阳能电池结构包括自下而上设置的衬底层、窗口层、光吸收层、过渡层以及背电极层，其中，所述过渡层包括含铜材料层，所述光吸收层包括至少一个硒化镉/碲化镉循环单元构成的叠层结构，形成所述窗口层的方法包括磁控溅射法，形成所述光吸收层的方法包括空间升华法；
对所述光吸收层进行活化退火处理以形成掺硒梯度的硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉复合层，对所述太阳能电池结构进行电注入以使所述含铜材料层中的铜离子迁移钉扎，其中，所述硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉复合层阻挡铜离子向所述窗口层扩散。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，形成所述太阳能电池结构的方法包括：
提供所述衬底层；
于所述衬底层上形成所述窗口层，其中，所述窗口层包括掺镁氧化锌层；
于所述窗口层上形成所述光吸收层；
于所述光吸收层上形成所述过渡层；
于所述过渡层上形成背电极层。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，所述活化退火处理的退火温度介于350℃-600℃之间，退火时间介于5min-40min之间。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，所述硒化镉材料层的厚度介于100nm-400nm之间，所述碲化镉材料层的厚度介于2000nm-4000nm之间。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，形成所述光吸收层后且在形成所述过渡层之前还包括步骤：将形成有所述光吸收层后的结构置于酸液中进行蚀刻清洗，再在经过所述刻蚀清洗后的所述光吸收层上形成所述过渡层。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，所述过渡层还包括碲化锌层，所述含铜材料层包括含铜碲化锌层，其中，所述碲化锌层形成于所述光吸收层表面，所述含铜材料层形成于所述碲化锌层表面。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，形成所述过渡层之后形成所述背电极层，且在形成所述背电极层之后还包括进行铜扩散退火的步骤。
8.根据权利要求6所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，所述含铜碲化锌层中铜的含量介于1％-10％之间；采用磁控溅射工艺形成所述碲化锌层及所述含铜碲化锌层，所述碲化锌层的磁控溅射的基板温度介于150℃-350℃之间。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，对所述太阳能电池结构进行组件封装之后进行所述电注入的工艺。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，进行所述组件封装之前包括步骤：对形成有所述光吸收层的结构进行第一次激光刻划，以形成若干个结构单元；进行光刻胶涂覆显影，以填充所述第一次激光刻划所形成的缝隙；进行第二次激光刻划，以形成若干导电沟道；进行磁控溅射填充所述导电沟道，以形成所述背电极层。
11.根据权利要求1-10中任意一项所述的太阳能电池的电注入再生方法，其特征在于，进行所述电注入的工艺包括：对所述太阳能电池结构加载预设偏压，所述预设偏压与开路电压之间的差值小于所述开路电压的20％，所述电注入的注入电流介于开路电流的1-3倍之间，所述电注入的注入时间介于5-30min之间，控制待注入组件的温度介于50℃-150℃之间。
12.一种基于电注入的太阳能电池，其特征在于，所述太阳能电池包括自下而上设置的衬底层、窗口层、光吸收层、过渡层以及背电极层，其中，所述过渡层包括含铜材料层，所述光吸收层包括至少一个硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉复合层循环单元构成的叠层结构，形成所述窗口层的方法包括磁控溅射法，形成所述光吸收层的方法包括空间升华法，所述含铜材料层中的铜离子经过电注入后进行了迁移钉扎，其中，所述硒化镉/掺硒碲化镉/碲化镉复合层阻挡铜离子向所述窗口层扩散。
13.根据权利要求12所述的基于电注入的太阳能电池，其特征在于，所述窗口层的材料包括掺镁氧化锌。
14.根据权利要求12所述的基于电注入的太阳能电池，其特征在于，所述过渡层还包括碲化锌层，所述含铜材料层包括含铜碲化锌层，其中，所述碲化锌层形成于所述光吸收层表面，所述含铜材料层形成于所述碲化锌层表面；所述背电极层的厚度介于220nm-250nm之间，所述窗口层的厚度介于40nm-70nm之间，所述光吸收层的厚度介于2.0μm-4.0μm之间，所述衬底层包括掺氟氧化锡层、导电玻璃、氧化钛层或掺铝氧化锌层中的至少一种，所述背电极层包括由钼层、铝层及铬层中的至少一种。
15.根据权利要求12-14中任意一项所述的基于电注入的太阳能电池，其特征在于，所述光吸收层与所述过渡层的界面处形成有钉扎铜离子。
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