CN202205763U - 一种薄膜光伏电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种薄膜光伏电池，它包括钠钙玻璃基板和薄膜层，薄膜层电镀在钠钙玻璃基板上，所述薄膜层的上表面设置“p-n结”区域，所述钠钙玻璃基板和薄膜层中间镀有厚钼薄膜，所述薄膜层上面镀有硫化镉；本实用新型采用高温，四元素固态靶材，“硫化”与“四元素溅射”是同步的，既有稳定快速的控制，更有可靠的重复性和节约硫化氢的材料，可保证铜铟镓硒薄膜层在不同深度的“硫”，进而完成铜铟镓硒薄膜层间最优化的分布，具有均衡性，提高转换效率。

Description

一种薄膜光伏电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种薄膜光伏电池。

背景技术

较简单的三元复合“铜铟二硒”，有较小的带隙；假如参入镓来取代部分铟便能使“带隙”增加至1.5eV。太阳辐照度高峰大约为2.6eV，所以“带隙”的增加能吸收更大波长范围的阳光，太阳光子传入光伏芯片，使“负电子与空穴”分离，较大的“带隙”能增加开路电压，提高“转换效率”，促进“光能/电能”的转换；但“镓”与“(镓+铟)”的成分，则的比例，却不得超过30％以上，过多“镓”会引起“原子缺陷”的产生，降低电源效率；故，可调的最高“带隙”一般设在1.1eV，并且，过多镓会分离铜铟镓硒薄膜层，影响其均衡性，减低“转换效率”，此状态在传统的“溅射金属后硒化”的工艺下，尤其严重。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是提供均衡性好，转换效率高的一种薄膜光伏电池。

为解决上述问题，本实用新型通过以下方案来实现：一种薄膜光伏电池，它包括钠钙玻璃基板和薄膜层，薄膜层电镀在钠钙玻璃基板上，所述薄膜层的上表面设置“p-n结”区域，所述钠钙玻璃基板和薄膜层中间镀有厚钼薄膜，所述薄膜层上面镀有硫化镉。

所述硫化镉上镀有绝缘层氧化锌，所述绝缘层氧化锌上镀有导电透明的氧化锌参铝，所述氧化锌参铝上表面镀镍。

所述镍上面设有厚铝膜，所述厚铝膜上面镀有保护铝的保护镍，所述保护镍上面镀有钠钙覆盖玻璃。

所述薄膜层为铜铟镓硒薄膜层。

本实用新型采用高温，四元素固态靶材，“硫化”与“四元素溅射”是同步的，既有稳定快速的控制，更有可靠的重复性和节约硫化氢的材料，可保证铜铟镓硒薄膜层在不同深度的“硫”，进而完成铜铟镓硒薄膜层间最优化的分布，具有均衡性，提高转换效率。

附图说明

图1为本实用新型的横截面图；

图2为本实用新型实施例结构示意图。

具体实施方式

参照图1所示，一种薄膜光伏电池，它包括钠钙玻璃基板1和薄膜层3，薄膜层3电镀在钠钙玻璃基板1上，所述薄膜层3的上表面设置“p-n结”区域11，所述钠钙玻璃基板1和薄膜层3中间镀有厚钼薄膜2，所述薄膜层3上面镀有硫化镉4，所述硫化镉4上镀有绝缘层氧化锌5，所述绝缘层氧化锌5上镀有导电透明的氧化锌参铝6，所述氧化锌参铝6上表面镀镍7，所述镍7上面设有厚铝膜8，所述厚铝膜8上面镀有保护铝的保护镍9，所述保护镍9上面镀有钠钙覆盖玻璃10，所述薄膜层3为铜铟镓硒薄膜层。

使用“四元素固态靶材”溅射，使用复合“铜，铟，镓，二硒”材料，在铜铟镓硒薄膜层间，“镓”的浓度是固定的，不能随薄膜层不同的深度而改变，但当我们在溅射“四元素铜铟镓硒薄膜”时，使用硫化氢工艺气体，在薄膜不同深度添加“硫”，将可取得同样效果，这样做能提高我们的工艺可控性，在薄膜层的不同深度，均匀调配最优化的“带隙”，传统的四元素共蒸镀工艺，在最后阶段，方使用硫化氢，只会对“高铜”的铜铟镓硒薄膜起作用，而且也只能改变铜铟镓硒表层的“带隙”；更何况使用共蒸镀后硫化工艺是十分复杂，耗时，难重复的工艺。我们采用高温，四元素固态靶材，在溅射同时“硫化”，“硫化”与“四元素溅射”是同步的，既有稳定快速的控制，更有可靠的重复性和节约硫化氢的材料，是最佳的工艺手段，可保证铜铟镓硒薄膜层在不同深度的“硫”，进而完成铜铟镓硒薄膜层间最优化的“带隙”分布，“镓”与“硫”之所以能增加“带隙”，是因为它们原子“间隔距离”的离子半径较小；这跟温度和气压的作用是类似的，半导体的“带隙能量”随着温度增加而减少；当温度增加时，原子间的振动振幅也会增加，导致较大的原子间距，“带隙能量”也随之下降，同样，像低温一样，高压能降低“晶体点阵”或晶格，进而增加“带隙”，对铜铟镓硒而言，以“镓”取代“铟”，导致较小的离子距离；因此晶格收缩，“带隙”增加，基于以上“离子距离”原理的解释，以增加“镓”来扩大“带隙”，我们同样可以推断比“硒”的“离子距离”更小的“硫”会有同样效应，其中提到，增加“镓”能增加光学“带隙”，任何其他材料，例如“硫”也会有类似的效果。

实施例：如图2所示，使用的“连线”溅射系统设计，其中的工艺溅射炉的左右皆有两个转换炉，转换炉之作用是为匹配前工序与后工序的真空环境，使大气，氩气，硒化氢，或硫化氢，等工艺气体，不相互污染，铜铟镓硒薄膜层本身也需要适当的氩气压力；我们注入“硒化氢”或“硫化氢”一方面为纠正由于过多铜造成的“非化学计量”，并同时调节在“p-n接”附近的“带隙”，此工艺发明同时包括使用“x-光射线荧光”，建立“在线反馈监测系统”；使铜铟镓硒薄膜成型时，通过“可编程逻辑控制”及时反馈铜铟镓硒薄膜层内，不同层深度内的“铜”及“硒”或“硫”的成分，进而随时调整“硒化氢”或“硫化氢”的注入，使用“硫化氢”在溅射过程中控制薄膜性能，混合“硒化氢”，通常以33％的比例，使铜铟镓硒薄膜层中，靠近“p-n接”的区域，有足够的“硫”，以促进“转换效率”，使用脉冲直流电源，使用“越过式”连线溅射，电镀2.0微米的厚度的铜铟镓硒薄膜层，我们只需在铜铟镓硒薄膜的上层，加入0.02到0.67微米以下“硫化区”，则“p-n接”区及“空间电荷”区，以此例计算，我们使用“硫化氢”气体，只限于0.67微米的厚度，而非2.0微米的铜铟镓硒薄膜全层厚度，减小硫化氢有毒气体的使用，此发明也包括使用双靶材，控制不同深度铜铟镓硒层中的“硫”比例。我们建议使用“脉冲直流溅射”用于铜铟镓硒薄膜层，使用“射频溅射”用于“氧化锌”和“硫化镉”薄膜层。

Claims (4)

1.一种薄膜光伏电池，其特征在于：它包括钠钙玻璃基板(1)和薄膜层(3)，薄膜层(3)电镀在钠钙玻璃基板(1)上，所述薄膜层(3)的上表面设置“p-n结”区域(11)，所述钠钙玻璃基板(1)和薄膜层(3)中间镀有厚钼薄膜(2)，所述薄膜层(3)上面镀有硫化镉(4)。

2.根据权利要求1所述的薄膜光伏电池，其特征在于：所述硫化镉(4)上镀有绝缘层氧化锌(5)，所述绝缘层氧化锌(5)上镀有导电透明的氧化锌参铝(6)，所述氧化锌参铝(6)上表面镀镍(7)。

3.根据权利要求2所述的薄膜光伏电池，其特征在于：所述镍(7)上面设有厚铝膜(8)，所述厚铝膜(8)上面镀有保护铝的保护镍(9)，所述保护镍(9)上面镀有钠钙覆盖玻璃(10)。

4.根据权利要求1所述的薄膜光伏电池，其特征在于：所述薄膜层(3)为铜铟镓硒薄膜层。

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