CN117855338A - 一种曲面薄膜太阳能电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池技术领域，公开了一种曲面薄膜太阳能电池及其制备方法，方法包括：提供平面的玻璃基板；在玻璃基板上依次制备各膜层，以形成平面薄膜太阳能电池主体结构；对平面薄膜太阳能电池主体结构进行热弯处理，以得到曲面薄膜太阳能电池主体结构；对热弯处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行热处理；对热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行掺杂处理，最终形成具备高光电转换效率的曲面薄膜太阳能电池。本发明在保证热弯形成小曲率半径电池主体结构的前提下，将热处理和掺杂工艺置于高温热弯之后，有效避免高温热弯过程对电池膜层材料成分的改变和性能的破坏，还能够实现热处理和掺杂工艺的优化，进而提高电池光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，具体涉及一种曲面薄膜太阳能电池及其制备方法。
背景技术
随着太阳能电池的发展，应用于建筑物外立面、汽车外表等场景下的薄膜太阳能电池具有广泛发展前景。薄膜太阳能电池是指在玻璃等衬底结构上沉积碲化镉等半导体薄膜材料来吸收太阳光并转换成电能的一种太阳能电池，目前常见的薄膜太阳能电池中，绝大部分衬底为平面玻璃，但在实际的应用场景存在较大比例的曲面载体，平面衬底的薄膜太阳能电池难以安装，应用受到极大限制。
为了使薄膜太阳能电池能够应用于曲面载体，现有技术中通常选用两种方式，一种是依靠机械力强行使基板弯曲的冷弯工艺，将镀完膜并最终制备完成的平面电池直接弯曲成曲面电池，在基板的表面产生高应力容易造成碎片，且由于平面电池基板常用的晶硅、玻璃等属于脆性材料，若衬底较厚，仅凭弯折设备引起的机械应变变形量小，难以实现较小的曲率半径（对应大的变形量），无法满足应用需求；另一种方式是热弯工艺，通过将基板加热至高温使其达到软化点再依靠自重或外界压力实现基板弯曲，易于得到形状合适的曲面电池，但是热弯工艺会对制备在基板上的薄膜材料产生破坏，进而影响电池的发电效率。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种曲面薄膜太阳能电池及其制备方法，以解决曲面太阳能电池难以兼顾小曲率半径和高发电效率的问题。
第一方面，本发明提供了一种曲面薄膜太阳能电池的制备方法，包括：
提供平面的玻璃基板；在玻璃基板上依次制备各膜层，以形成平面薄膜太阳能电池主体结构；对平面薄膜太阳能电池主体结构进行热弯处理，以得到曲面薄膜太阳能电池主体结构；对热弯处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行热处理；对热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行掺杂处理，最终形成具备高光电转换效率的曲面薄膜太阳能电池。
本发明在保证热弯形成小曲率半径电池主体结构的前提下，将热处理和掺杂工艺置于高温热弯之后，能够有效避免高温热弯过程对电池膜层材料成分的改变和性能的破坏；此外，热处理和掺杂工艺置于高温热弯之后同时能够实现热处理和掺杂工艺的优化，进而提高电池光电转换效率。
在一种可选的实施方式中，在玻璃基板上依次制备各膜层包括：
在玻璃基板的一侧表面形成透明导电膜层；
在透明导电膜层背离玻璃基板的一侧表面形成窗口层；
在窗口层背离玻璃基板的一侧表面形成吸收层，吸收层为碲化镉薄膜；
在吸收层背离玻璃基板的一侧表面形成背接触层，背接触层为金属氧化物层或金属氮氧化物层；
在背接触层背离玻璃基板的一侧表面形成背电极层，背电极层为耐高温金属层。
本发明中，透明导电膜层作为更靠近受光面的导电薄膜，起到透光和导电的作用，与作为电池的主体吸光结构的吸收层形成p-n结，实现载流子迁移，保证光电转换性能；背接触层引导光生载流子流向背电极层，降低导电势垒。
在一种可选的实施方式中，背接触层和背电极层均为多孔膜层；多孔膜层通过沉积工艺、或掩模板工艺、或选择区域除膜工艺制得。
本发明中，背接触层和背电极层为非致密或非连续膜层，以确保后续热处理和掺杂工艺过程中的离子顺利扩散至吸收层并发生反应。
在一种可选的实施方式中，对平面薄膜太阳能电池主体结构进行热弯处理，包括：将平面薄膜太阳能电池主体结构置于惰性气氛中；在580℃-630℃的温度下，弯曲处理平面薄膜太阳能电池主体结构，弯曲处理时间为1min-60min；室温下冷却弯曲处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构。
本发明中，热弯处理方式可以采用自重热弯、外压热弯和负压热弯三种方式，形成设定曲率半径的曲面薄膜太阳能电池主体结构，通过进一步冷却稳定电池主体结构，便于进行后续工艺处理。
在一种可选的实施方式中，对热弯处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行热处理，包括：将热弯后的曲面薄膜太阳能电池主体结构置于惰性气氛中；在曲面薄膜太阳能电池主体结构表面喷涂氯化镉溶液或沉积氯化镉薄膜；加热喷涂有氯化镉溶液或沉积有氯化镉薄膜的曲面薄膜太阳能电池主体结构。
本发明中，采用氯化镉作热处理介质能够增大吸收层晶粒尺寸、减少缺陷、提高吸收层的空穴载流子浓度。
在一种可选的实施方式中，对热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行掺杂处理，包括：将热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构浸泡于含IB族金属或VA族元素的溶液中进行掺杂，溶液浓度为1ppm-1000ppm，浸泡时间为1min-60min；惰性气体吹扫掺杂后的曲面薄膜太阳能电池主体结构；退火处理惰性气体吹扫后的曲面薄膜太阳能电池主体结构，退后处理的温度为200℃-300℃，退火时间为5min-120min。
本发明中，采用氯化铜溶液进行掺杂处理，掺杂均匀简单，且氯化铜溶液也能进一步实现氯掺杂，提高吸收层的空穴载流子浓度，保证曲面薄膜太阳能电池的光电转换效率。
在一种可选的实施方式中，在玻璃基板上制备透明导电膜层之前还包括：在玻璃基板上制备阻挡层，透明导电膜层形成于阻挡层上。
本发明中，阻挡层能够阻挡玻璃基板中的碱金属离子进入吸收层。
在一种可选的实施方式中，在玻璃基板上制备吸收层之后，且在制备背接触层之前，还包括：将形成有透明导电膜层、窗口层和吸收层的玻璃基板置于硝酸磷酸混合溶液中浸泡；清洗并干燥浸泡后的形成有透明导电膜层、窗口层和吸收层的玻璃基板。
本发明中，酸洗、水洗和干燥的工艺过程能够除去吸收层表面的氧化物、杂质等。
在一种可选的实施方式中，玻璃基板为钠钙玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃、硼铝硅玻璃中的至少一种。
本发明中，玻璃基板为超白玻璃，具有优越的物理、机械及光学性能，透光率高，可进行各种深加工。
第二方面，本发明提供了一种曲面薄膜太阳能电池，由上述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法制得。曲面薄膜太阳能电池具有刚性衬底和小曲率半径无折痕的光滑表面，无接缝处死区面积，吸收层晶粒颗粒完整均匀，具有良好的光电转换能力，有效保证曲面电池的发电效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的曲面薄膜太阳能电池的制备工艺流程图；
图2是本发明实施例的平面薄膜太阳能电池主体结构的制备工艺流程图；
图3是本发明实施例的曲面薄膜太阳能电池的结构示意图。
附图标记说明：
1、玻璃基板；2、阻挡层；3、透明导电膜层；4、窗口层；5、吸收层；6、背接触层；7、背电极层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。在附图中示出了根据本发明实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。在本发明的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
随着光伏建筑一体化的广泛应用，太阳能薄膜电池应用于曲面载体上的需求越来越多。相关技术中的曲面薄膜太阳能电池多采用将平面薄膜太阳能电池进行刚性弯曲处理制得，直接将平面薄膜太阳能电池进行刚性弯曲处理则多采用适于形成所需曲率半径的热弯工艺。
针对热弯工艺会导致的破坏薄膜电池材料和性能的问题，经过多次试验，明确高温工艺对薄膜电池常规工艺流程中的热处理和掺杂工艺的影响最大，其次则是对金属的背接触层和背电极层的高温氧化，因此，本发明在热弯工艺步骤前完成薄膜太阳能电池的所有膜层制备，然后进行热弯，将热处理工艺和掺杂处理置于热弯工艺之后，既实现双曲的玻璃形状以形成曲面薄膜太阳能电池，又降低甚至消除了高温工艺对薄膜材料和性能的破坏，保证薄膜太阳能电池的发电效率。
本实施例提供一种曲面薄膜太阳能电池的制备方法，图1所示为该制备方法的流程示意图，包括如下步骤：
S101，提供平面的玻璃基板1。
玻璃基板1选用超白玻璃，即超透明低铁玻璃，也称低铁玻璃、高透明玻璃，其具有优越的物理、机械及光学性能，透光率高，可进行各种深加工。
玻璃基板1优选钠钙玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃、硼铝硅玻璃中的至少一种。
本实施例的曲面薄膜太阳能电池采用超白玻璃作基板，可以在较高温度（>500℃）下沉积薄膜太阳能电池的各薄膜结构层并进行热处理，电池各薄膜结构层的材料晶体质量较高。同时，超白玻璃具有更高的强度，更好的透射率，有利于转换效率的提高。
S102，在玻璃基板1上依次制备各膜层，以形成平面薄膜太阳能电池主体结构。
在整块平面的玻璃基板1上依次沉积形成薄膜太阳能电池的各膜层，得到平面薄膜太阳能电池主体结构。比如，各膜层包括在玻璃基板1的一侧表面依次堆叠制备的透明导电膜层3、窗口层4、吸收层5、背接触层6和背电极层7，薄膜太阳能电池为吸收层5为碲化镉薄膜，以形成平面碲化镉薄膜太阳能电池主体结构。
薄膜太阳能电池主体结构需进一步进行热处理和掺杂处理后才能形成具备高光电转换效率的薄膜太阳能电池。
S103，对平面薄膜太阳能电池主体结构进行热弯处理，以得到曲面薄膜太阳能电池主体结构。
玻璃基板1为非晶材料，当温度升高至玻璃基板1转变点以上时，玻璃发生玻璃态-弹性态转变，脆性下降，塑性增加。本实施例中的平板玻璃基板1在热弯加工时温度高于转变点，加工时玻璃基板1发生塑性形变，获得指定形状，并在冷却后保存，得到具有较小曲率半径的曲面薄膜太阳能电池主体结构。生产过程不存在切割、拼接等工艺过程，制得的曲面薄膜太阳能电池主体结构外观光滑无折痕，无接缝处无法接收太阳光的死区面积，简化了生产工艺，有助于提高电池效率。
S104，对热弯处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行热处理。
沉积和高温热弯后的吸收层5中存在大量缺陷和复合，本实施例在热弯处理之后进行热处理，能够促进吸收层5晶粒再结晶和生长，增大晶粒尺寸，钝化缺陷，修复损伤的晶体，进而改善吸收层5质量，有助于提高电池发电效率。
S105，对热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行掺杂处理，得到曲面薄膜太阳能电池。
将掺杂工艺置于背电极层7制备、热弯和热处理之后，避免高温过程中掺杂离子过量扩散以及掺杂补偿效应；此外，掺杂工艺放在最后，在较低的温度下实现可控的掺杂处理，保证曲面薄膜太阳能电池具有良好的光电转换性能。
常规的曲面薄膜太阳能电池在吸收层5制备之后紧接着进行热处理和掺杂处理来改善晶体质量和提高载流子浓度，然后进行背接触层6和背电极层7的制备，最后进行高温热弯形成曲面薄膜太阳能电池，然而最后进行的高温热弯又会对吸收层5造成损伤，使得吸收层5形成新的晶体缺陷，影响曲面薄膜太阳能电池的发电效率。
本实施例提供的曲面薄膜太阳能电池的制备方法，在保证热弯形成较小曲率半径的前提下，将常规设置在吸收层5制备之后、背接触层6制备之前的热处理和掺杂工艺置于高温热弯之后，吸收层5本身的晶体缺陷以及高温热弯造成的晶体缺陷通过后置的热处理和掺杂一并改善，热处理促进吸收层5晶粒再结晶生长，钝化缺陷；掺杂处理将掺杂的离子吸附至背光一侧电极表面，并进一步扩散至吸收层5，相较常规的将热处理和掺杂处理整合于背电极层7制备中的太阳能电池制备工艺，本实施例中将热处理和掺杂处理置于热弯处理之后，有效避免高温热弯过程可能导致的晶体再损伤、离子过量扩散、电池膜层成分改变及性能破坏的问题，保证电池的光电转换效率，进而提高发电效率。
具体地，参考图2，在玻璃基板1上依次制备各膜层，以得到平面薄膜太阳能电池主体结构，具体包括如下步骤：
S1022，在玻璃基板1的一侧表面形成透明导电膜层3。
透明导电膜层3可以通过溅射法、热蒸发法或化学气相沉积法制备。透明导电膜层3起到透光和导电的作用，包括掺F氧化锡、掺Sb氧化锡、掺Cd氧化锡、掺In氧化锌、掺Al氧化锌、掺Ga氧化锌中的一种或几种。本实施例中优选沉积300nm-800nm的SnO2:F/SnO2材料作为透明导电膜层3。
S1023，在透明导电膜层3背离玻璃基板1的一侧表面形成窗口层4。
窗口层4可以通过溅射法、热蒸发法或化学气相沉积法制备。窗口层4为n型半导体，与p型的吸收层5形成p-n结，实现光电转换，本实施例中窗口层4可以为厚度在40nm-100nm范围内的硫化镉（CdS）薄膜或硒化镉（CdSe）薄膜。
S1024，在窗口层4背离玻璃基板1的一侧表面形成吸收层5，吸收层5为碲化镉薄膜。
吸收层5可以通过溅射法、近空间升华阀、化学水浴法、气相传输法或热蒸发法来制备。吸收层5包括碲化镉、硒化镉、碲硒镉中的一种或几种，本实施例以厚度为3μm的碲化镉作为吸收层5为例进行说明。吸收层5为电池的主体吸光结构，与窗口层4形成p-n结实现载流子迁移，保证光电转换性能。
S1025，在吸收层5背离玻璃基板1的一侧表面形成背接触层6，背接触层6为金属氧化物层或金属氮氧化物层。
背接触层6可以通过溅射、印刷或气相沉积工艺来制备。背接触层6引导光电载流子流向背电极层7，降低导电势垒。本实施例中背接触层6舍弃传统的碲化锌（ZnTe）材料，选用金属氧化物或金属氮氧化物，比如厚度为80nm的氮化钼（MoNx）作为背接触层6，在高温热弯、热处理和掺杂工艺中无扩散，稳定性好。
S1026，在背接触层6背离玻璃基板1的一侧表面形成背电极层7，背电极层7为耐高温金属层。
背电极层7可以通过溅射、印刷或气相沉积工艺来制备。背电极层7可以为Mo或Ti等耐高温金属，比如选用厚度为500nm的Mo金属层作为背电极层7，在高温、热处理和掺杂工艺过程中无扩散、化学稳定性好。
在一个实施例中，背接触层6和背电极层7均为多孔膜层，即背接触层6和背电极层7为非致密或非连续膜层，以确保后续热处理和掺杂工艺过程中的离子顺利扩散至吸收层5并发生反应。多孔膜层可以通过选择沉积工艺制备，或者通过掩模板制备或选择区域除膜制备。
在一个实施例中，S103对平面薄膜太阳能电池主体结构进行热弯处理，以得到曲面薄膜太阳能电池主体结构具体包括以下步骤：
S1031，将平面薄膜太阳能电池主体结构置于惰性气氛中。
例如可以将平面薄膜太阳能电池主体结构以及用于热弯的模具均放置于惰性气氛中，惰性气氛可以为氮气、氩气等惰性气体。惰性气氛中热弯有助于提高热弯过程中电池结构各结构层的稳定性，保证电池性能。
S1032，在580℃-630℃的温度下，弯曲处理平面薄膜太阳能电池主体结构，弯曲处理时间为1min-60min。
比如可以通过自重热弯、外压热弯以及负压热弯的方式实现弯曲。自重热弯是将平面薄膜太阳能电池主体结构置于由四个边框构成的中部镂空模具中，高温下平面的玻璃基板1软化弯曲至指定曲率半径，最终实现整个平面薄膜太阳能电池主体结构的弯曲；外压热弯是将平面薄膜太阳能电池主体结构置于一定曲径的下模具中，高温下用上模具将软化后的玻璃基板1挤压贴合到下模具上，获得与下模具表面相同的形状；负压热弯是将平面薄膜太阳能电池主体结构置于由四个边框构成的中部镂空模具中，模具上方保持大气压，模具下方使用真空泵抽至负压，利用玻璃基板1上下表面的压力差，将高温软化后的玻璃基板1挤压至所需曲率，最终得到弯曲的曲面薄膜太阳能电池主体结构。这三种热弯方式可以单独使用也可以结合使用，根据具体热弯要求选择即可。本实施例中采用外压热弯的方式，成型简单稳定，可靠性高。
S1033，室温下冷却处理热弯后的曲面薄膜太阳能电池主体结构，稳定曲面薄膜太阳能电池的各结构层，便于进行后续工艺处理。
在一个实施例中，S104对热弯处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行热处理，具体包括如下步骤：
S1041，将热弯后的曲面薄膜太阳能电池主体结构置于惰性气氛中。
同样的，惰性气氛可以为氮气、氩气等惰性气体，惰性气氛中热处理有助于增强处理中电池结构稳定性，保证电池性能。
S1042，在曲面薄膜太阳能电池主体结构表面喷涂氯化镉溶液或沉积氯化镉薄膜。
采用氯化镉作为热处理的处理材料，便于实现对热弯后曲面薄膜太阳能电池主体结构中吸收层5的钝化处理以及重结晶吸收层5。具体包括两种方式，一种是在曲面薄膜太阳能电池的表面喷涂氯化镉溶液，另一种是在曲面薄膜太阳能电池的表面沉积氯化镉薄膜进行干法升华，氯化镉热处理能够促进吸收层5的碲化镉晶粒再结晶和生长，增大晶粒尺寸，减少晶体缺陷，同时氯离子还能够提高吸收层5的空穴载流子浓度。
S1043，加热喷涂有氯化镉溶液或沉积有氯化镉薄膜的曲面薄膜太阳能电池主体结构。
将具有氯化镉溶液或氯化镉薄膜的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行加热处理，以实现氯化镉热处理。氯化镉热处理能够提高吸收层5的碲化镉晶粒再结晶和生长的速率，快速实现晶粒尺寸的增大，加快氯掺杂的进行，提高工艺处理效率。
上述氯化镉热处理的加热温度为350℃-550℃，加热时间10min-60min。
在一个实施例中，S105对热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行掺杂处理，具体包括如下步骤：
S1051，将热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构浸泡于含IB族金属或VA族元素的溶液中进行掺杂，溶液浓度为1ppm-1000ppm，浸泡时间为1min-60min。
例如，可以选用含IB族金属中铜的溶液或含VA族元素中锑的溶液作为掺杂用的溶液；本实施例中选用氯化铜（CuCl2）溶液进行铜掺杂处理。采用溶液浸泡法进行铜掺杂，掺杂均匀简单，且氯化铜溶液也能进一步实现氯掺杂，提高吸收层5的空穴载流子浓度。
铜在碲化镉薄膜太阳能电池中是一种有效的受主掺杂。适量的铜掺杂可以提高吸收层5的空穴浓度，降低吸收层5与背接触层6、背电极层7之间的势垒电阻，提高电池的转换效率。但是由于补偿效应，过量的铜掺杂并不会进一步提高空穴浓度，而是成为施主（提高电子浓度），产生自补偿效应（电子-空穴补偿），从而影响电池效率。本实施例将铜掺杂工艺置于背电极工艺、热弯工艺以及热处理之后，避免热弯工艺以及热处理中铜离子过量扩散，在较低的温度下即可实现可控铜掺杂，进而得到高转换效率的曲面薄膜太阳能电池。
S1052，惰性气体吹扫掺杂后的曲面薄膜太阳能电池主体结构。
同样地，惰性气氛可以为氮气、氩气等惰性气体，惰性气氛中掺杂处理有助于增强保证过程电池结构性能，提高电池光电转换效率。
S1053，退火处理惰性气体吹扫后的曲面薄膜太阳能电池，退后处理的温度为200℃-300℃，退火时间为5min-120min。
退火处理促进铜离子向吸收层5中的扩散以及CuCd（铜替代镉）受主的形成，提高吸收层5的载流子浓度，改善吸收层5和背接触层6之间的欧姆接触，提高曲面薄膜太阳能电池的光电转换效率。
在一个实施例中，在玻璃基板1上制备透明导电膜层3之前还包括：S1021在玻璃基板1上制备阻挡层2，透明导电膜层3形成于阻挡层2上。阻挡层2包括氧化硅、碳化硅、氧化锡中的一种或几种。阻挡层2能够阻挡玻璃基板1中的碱金属离子进入吸收层5。
在一个实施例中，在玻璃基板1上制备吸收层5之后，且在制备背接触层6之前，还包括：将形成有透明导电膜层3、窗口层4和吸收层5的玻璃基板1置于硝酸磷酸混合溶液中浸泡；清洗并干燥浸泡后的形成有透明导电膜层3、窗口层4和吸收层5的玻璃基板1。
吸收层5置于硝酸磷酸混合溶液中酸洗浸泡时间为10-90s；之后进行水洗并干燥。酸洗、水洗和干燥的工艺过程能够除去吸收层5表面的氧化物、杂质，硝酸溶液不会引入额外的氯元素，磷酸溶液可以提供较稳定的pH值。当然，也可以选用盐酸溶液、或磷酸溶液、或盐酸硝酸混合溶液、或盐酸磷酸混合溶液等。
如图3所示，本发明的实施例还提供一种曲面薄膜太阳能电池，由上述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法制得，包括：玻璃基板1以及在玻璃基板1背光一侧依次形成的透明导电膜层3、窗口层4、吸收层5、背接触层6和背电极层7。
玻璃基板1以及各膜层如上所述，此处不再赘述。
上述的曲面薄膜太阳能电池，具有刚性衬底和小曲率半径无折痕的完整光滑表面，无接缝处死区面积，吸收层5晶粒颗粒完整均匀、缺陷低，有效保证曲面电池的发电效率。
在一个实施例中，曲面薄膜太阳能电池还包括设置在玻璃基板1与透明导电膜层3之间的阻挡层2，阻挡层2可以避免玻璃基板1中的碱金属离子进入吸收层5。
在一个标准太阳光下条件下，通过I-V测试设备对本实施例曲面电池、对比例曲面电池以及标准平板电池进行光电转化效率的检测，本实施例曲面电池为基于上述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法而制得，即依次采用热弯处理、热处理和掺杂处理得到的曲面薄膜太阳能电池；对比例曲面电池为依次采用热处理、掺杂处理和热弯处理得到的常规曲面薄膜太阳能电池；标准平板电池进行热处理和掺杂处理，并不进行热弯处理。
应当知道的是，三种电池各膜层的材质、大小和厚度，以及制备处理工艺相同。具体地，玻璃基板1为超白玻璃，其厚度为3.2mm；吸收层5为碲化镉薄膜，厚度为3um，背电极层7选用厚度为86nm的MoN和厚度为600nm的Mo；热弯温度600℃，时长5min；氯化镉喷涂曲面薄膜太阳能电池表面，热处理温度446℃，时长35min；氯化铜溶液浸泡时长3min，退火温度260℃，退火时长35min。
经过检测可得，标准平板电池的光电转换效率大致在16%，对比例的曲面电池的光电转换效率基本为0%，而本实施例的曲面电池的光电转换效率能够接近标准平板电池的光电转换效率，达到14%-15%。
实际应用中，最后进行热弯处理得到的曲面碲化镉薄膜太阳能电池，即上述对比例电池往往被用作建筑结构的一部分，来实现外观层面的设计需求，通常不具备光电转换能力，而市面上常见的具有一定光电转换能力的曲面电池其吸收层多为多晶硅，硅片夹在两个曲面玻璃之间，硅片脆性、碎片率高，弯曲变形量小。
尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种曲面薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
提供平面的玻璃基板；
在所述玻璃基板上依次制备各膜层，以形成平面薄膜太阳能电池主体结构；
对所述平面薄膜太阳能电池主体结构进行热弯处理，以得到曲面薄膜太阳能电池主体结构；
对热弯处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行热处理；
对热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行掺杂处理，得到曲面薄膜太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述玻璃基板上依次制备各膜层包括：
在所述玻璃基板的一侧表面形成透明导电膜层；
在所述透明导电膜层背离所述玻璃基板的一侧表面形成窗口层；
在所述窗口层背离所述玻璃基板的一侧表面形成吸收层，所述吸收层为碲化镉薄膜；
在所述吸收层背离所述玻璃基板的一侧表面形成背接触层，所述背接触层为金属氧化物层或金属氮氧化物层；
在所述背接触层背离所述玻璃基板的一侧表面形成背电极层，所述背电极层为耐高温金属层。
3.根据权利要求2所述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述背接触层和背电极层均为多孔膜层；
所述多孔膜层通过沉积工艺、或掩模板工艺、或选择区域除膜工艺制得。
4.根据权利要求1所述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对所述平面薄膜太阳能电池主体结构进行热弯处理，包括：
将所述平面薄膜太阳能电池主体结构置于惰性气氛中；
在580℃-630℃的温度下，弯曲处理所述平面薄膜太阳能电池主体结构，弯曲处理时间为1min-60min；
室温下冷却弯曲处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构。
5.根据权利要求1所述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对热弯处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行热处理，包括：
将热弯后的曲面薄膜太阳能电池主体结构置于惰性气氛中；
在曲面薄膜太阳能电池主体结构表面喷涂氯化镉溶液或沉积氯化镉薄膜；
加热喷涂有氯化镉溶液或沉积有氯化镉薄膜的曲面薄膜太阳能电池主体结构。
6.根据权利要求1所述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述对热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构进行掺杂处理，包括：
将热处理后的曲面薄膜太阳能电池主体结构浸泡于含IB族金属或VA族元素的溶液中进行掺杂，溶液浓度为1ppm-1000ppm，浸泡时间为1min-60min；惰性气体吹扫掺杂后的曲面薄膜太阳能电池主体结构；
退火处理惰性气体吹扫后的曲面薄膜太阳能电池主体结构，退后处理的温度为200℃-300℃，退火时间为5min-120min。
7.根据权利要求2所述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述玻璃基板上制备所述透明导电膜层之前还包括：
在所述玻璃基板上制备阻挡层，所述透明导电膜层形成于所述阻挡层上。
8.根据权利要求2所述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，在所述玻璃基板上制备吸收层之后，且在制备所述背接触层之前，还包括：
将形成有所述透明导电膜层、所述窗口层和所述吸收层的所述玻璃基板置于硝酸磷酸混合溶液中浸泡；
清洗并干燥浸泡后的形成有所述透明导电膜层、所述窗口层和所述吸收层的所述玻璃基板。
9.根据权利要求1-8任一项所述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，所述玻璃基板为钠钙玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃、硼铝硅玻璃中的至少一种。
10.一种曲面薄膜太阳能电池，其特征在于，由权利要求1-9任一项所述的曲面薄膜太阳能电池的制备方法制得。
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