CN209804670U - 一种薄膜太阳能电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种薄膜太阳能电池，包括：依次层叠的衬底层、背电极层、功能层和导电层，背电极层连接在衬底层与功能层之间，导电层连接在功能层背离背电极层的一侧表面，背电极层包括第一背电极层和金属铝层，第一背电极层连接在衬底层与金属铝层之间。第二背电极层的反射率大于第一背电极层的反射率，第二背电极层中铝的质量分数大于80％。背电极层改进为第一背电极层和第二背电极层的双层背电极层，第二被电极层的反射率大于第一被电极层的反射率，这样可以增加背电极层的反射率，提高背电极的光吸收效率，同时可以改善后续封装过程中的焊接效果，进而提高薄膜太阳能电池的光电转化效率。

Description

一种薄膜太阳能电池

技术领域

本实用新型涉及光伏产业技术领域，具体涉及一种薄膜太阳能电池。

背景技术

薄膜太阳能电池是缓解能源危机的新型光伏器件。薄膜太阳能电池可以使用价格低廉的陶瓷、石墨、金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜，厚度仅需数μm，目前转换效率最高可以达13％。薄膜太阳能电池除了制造成平面构造之外，也因为具有挠性可以制作成非平面构造，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份，应用非常广泛。

薄膜太阳能电池主要由衬底层、背电极层、功能层和导电层组成。目前，在薄膜太阳能电池的制备过程中，其背电极层普遍采用磁控溅射沉积金属钼单层膜来实现的。但是，使用金属钼单层膜来制备背电极层存在以下两方面的缺陷，具体如下：

(1)金属钼的反射能力有限，在利用太阳能充电的过程中存在一定的光损失，降低了薄膜太阳能电池的光电转化效率；

(2)在后续组件焊接时金属钼与常规使用的铝带焊接效果相对较差，易影响薄膜太阳能电池的质量。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的薄膜太阳能电池光电转化效率低的缺陷，从而提供一种薄膜太阳能电池。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种薄膜太阳能电池，包括：

依次层叠的衬底层、背电极层、功能层和导电层，所述背电极层连接在所述衬底层与所述功能层之间，所述导电层连接在所述功能层背离所述背电极层的一侧表面，所述背电极层包括第一背电极层和第二背电极层，所述第一背电极层连接在所述衬底层与所述第二背电极层之间，所述第二背电极层的反射率大于所述第一背电极层的反射率，所述第二背电极层为铝合金层或金属铝层。

可选地，所述第一背电极层(21)为金属钼层。

可选地，所述第一背电极层的厚度为150nm～350nm。

可选地，所述第一背电极层的厚度为200nm～300nm。

可选地，所述金属钼层的厚度为200nm。

可选地，所述第二背电极层的厚度为100nm～200nm。

可选地，所述金属铝层的厚度为100nm～150nm。

可选地，所述第二背电极层的厚度为100nm。

可选地，所述衬底层为玻璃基板。

可选地，所述功能层包括铜铟镓硒层和硫化镉或硫化锌层，所述铜铟镓硒层连接在所述第二背电极层与所述硫化镉层之间。可选地，所述导电层包括本征氧化锌层和掺铝氧化锌层，所述本征氧化锌层连接在所述硫化镉层与所述掺铝氧化锌层之间。

可选地，所述硫化镉层替换为硫化锌层。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型提供的薄膜太阳能电池，通过将现有技术中的金属钼单层背电极层改进为复合的双层背电极层，由于第二背电极层的反射率大于第一背电极层的反射率，且第二背电极层相对于其他膜层具有更高的反射率，通过在第一背电极层上增加一层第二背电极层，这样在光穿透薄膜太阳能电池的各层进行光反射时，背电极层与功能层和导电层相比，到达背电极层的光反射的比例更高，反射光可以在膜层内部进行二次吸收增加光生载流子的数量从而提升短路电流和光电转换效率，从而提高背电极层的光吸收效率，进而提高薄膜太阳能电池的光电转化效率。

进一步地，在薄膜太阳能电池进行后道封装焊接时，其普遍采用铝带进行超声波焊接，背电极层中的第二背电极层中铝质量分数大于80％，其进行焊接时，由于被焊接的金属铝和铝带为同种物质，相对不同种物质之间的焊接会很大幅度提升焊接的效果；同时，同种物质的熔点及软化点相同，其焊接工艺也更好控制，进而可以提高薄膜太阳能电池的质量。

2.本实用新型提供的薄膜太阳能电池，第二背电极层为铝合金层或金属铝层，其反射率更高，使得到达背电极层的光反射比例更高，从而进一步提高背电极层的光吸收效率，进而提高薄膜太阳能电池的光电转化效率。而且，铝合金或金属铝与铝带一起进行焊接时，能进一步提高其焊接效果，从而提供共薄膜太阳能电池的质量。

3.本实用新型提供的薄膜太阳能电池，通过将第一背电极层的厚度限制在 150nm～350nm，能进一步提高薄膜太阳能电池的光电转化效率。

4.本实用新型提供的薄膜太阳能电池，通过将第二背电极层的厚度限制在 100nm～200nm，能进一步提高薄膜太阳能电池的光电转化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例提供的薄膜太阳能电池的示意图。

附图标记说明：

1、衬底层；2、背电极层；21、第一背电极层；22、第二背电极层；3、功能层；31、铜铟镓硒层；32、硫化镉层；4、导电层；41、本征氧化锌层；42、掺铝氧化锌层。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示的薄膜太阳能电池的一种具体实施方式，包括依次层叠的衬底层1、背电极层2、功能层3和导电层4，所述背电极层2连接在所述衬底层1 与所述功能层3之间，所述导电层4连接在所述功能层3背离所述背电极层2 的一侧表面，所述背电极层2包括第一背电极层21和第二背电极层22，所述第一背电极层21连接在所述衬底层1与所述第二背电极层22之间，所述第二背电极层22的反射率大于所述第一背电极层21的反射率，所述第二背电极层 22为铝的质量分数大于80％的铝合金层或金属铝层。

上述薄膜太阳能电池，通过将现有技术中的金属钼单层背电极层2改进为复合的双层背电极层2，由于第二背电极层22的反射率大于第一背电极层21 的反射率，且第二背电极层22相对于其他膜层也具有更高的反射率，通过在第一背电极层21上增加一层第二背电极层22，这样在光穿透薄膜太阳能电池的各层进行光反射时，背电极层2与功能层3和导电层4相比，到达背电极层2 的光反射的比例更高，反射光可以在膜层内部进行二次吸收增加光生载流子的数量从而提升短路电流和光电转换效率，从而提高背电极层2的光吸收效率，进而提高薄膜太阳能电池的光电转化效率。进一步地，在薄膜太阳能电池进行后道封装焊接时，其普遍采用铝带进行超声波焊接，背电极层2中的第二背电极层22中铝质量分数大于80％，其进行焊接时，由于被焊接的金属铝和铝带为同种物质，相对不同种物质之间的焊接会很大幅度提升焊接的效果；同时，同种物质的熔点及软化点相同，其焊接工艺也更好控制，进而可以提高薄膜太阳能电池的质量。

具体地，所述第二背电极层22为铝合金层或金属铝层。第二背电极层22 为铝合金层或金属铝层，其反射率更高，使得到达背电极层2的光反射比例更高，从而进一步提高背电极层2的光吸收效率，进而提高薄膜太阳能电池的光电转化效率。而且，铝合金或金属铝与铝带一起进行焊接时，能进一步提高其焊接效果，从而提供共薄膜太阳能电池的质量。

对于第一背电极层21不作限制，适于作为背电极的材料制成的第一背电极层21即可。在本实施例中，所述第一背电极层21为金属钼层。

所述第一背电极层21的厚度为150nm～350nm，这样能进一步提高薄膜太阳能电池的光电转化效率。优选地，所述第一背电极层21的厚度为 200nm～300nm。所述第一背电极层21的厚度为200nm时，薄膜太阳能电池的光电转化效率最高。

所述第二背电极层22的厚度为100nm～200nm，这样能进一步提高薄膜太阳能电池的光电转化效率。优选地，所述第二背电极层22的厚度为 100nm～150nm。所述第二背电极层22的厚度为100nm时，薄膜太阳能电池的光电转化效率最高。

所述衬底层1为玻璃基板。在本实施例中，通过磁控溅射的方式将金属钼沉积在玻璃基板上形成第一背电极层21，再利用磁控溅射的方式将金属铝沉积在第一背电极层21上形成第二背电极层22。通过该种方式成型第一背电极层 21和第二背电极层22，能提高第一背电极层21和第二背电极层22的膜层质量，进而提高薄膜太阳能电池的质量。

在本实施例中，薄膜太阳能电池为铜铟镓硒薄膜太阳能电池，所述功能层 3包括铜铟镓硒层31和硫化镉层32，所述铜铟镓硒层31连接在所述第二背电极层22与所述硫化镉层32之间。所述导电层4包括本征氧化锌层41和掺铝氧化锌层42，所述本征氧化锌层41连接在所述硫化镉层32与所述掺铝氧化锌层42之间。

作为另一种可替代的实施方式，所述硫化镉层32可替换为硫化锌层。

可以理解的是，当功能层3为铜铟镓硒层31和硫化镉层32时，所述铜铟镓硒层31连接在所述第二背电极层22与所述硫化镉层32之间；所述本征氧化锌层41连接在所述硫化镉层32与所述掺铝氧化锌层42之间。当功能层3为铜铟镓硒层31和硫化锌层时，所述铜铟镓硒层31连接在所述第二背电极层22 与所述硫化锌层之间；所述本征氧化锌层41连接在所述硫化锌层与所述掺铝氧化锌层42之间。

在其他未示出的实施例中，薄膜太阳能电池可以为碲化镉薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池及各类玻璃基薄膜太阳能电池，其背电极采用上述第一背电极层21和第二背电极层22复合的双层结构均能提高薄膜太阳能电池的光电转化效率，同时能改善薄膜太阳能电池的焊接效果，进而提高薄膜太阳能电池的质量。

对于铜铟镓硒层31、硫化镉或硫化锌层32、本征氧化锌层41和掺铝氧化锌层42的厚度不作限制，可以采用现有的薄膜太阳能电池中相应的厚度，只要不影响薄膜太阳能电池的性能即可。

对于铜铟镓硒层31、硫化镉或硫化锌层32、本征氧化锌层41和掺铝氧化锌层42的制备方法不作限制，可以采用现有的薄膜太阳能电池中相应的制备方法，只要不影响薄膜太阳能电池的性能即可。

发明人通过实验发现，铜铟镓硒薄膜太阳能电池采用金属钼作为背电极层 2时，其光电转换效率为15％，铜铟镓硒薄膜太阳能电池采用本实施例提供的双层背电极层时，其光电转换效率为15.5％。由此可知，铜铟镓硒薄膜太阳能电池采用双层背电极层时，其光电转换效率明显升高。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种薄膜太阳能电池，其特征在于，包括：

依次层叠的衬底层(1)、背电极层(2)、功能层(3)和导电层(4)，所述背电极层(2)连接在所述衬底层(1)与所述功能层(3)之间，所述导电层(4)连接在所述功能层(3)背离所述背电极层(2)的一侧表面，所述背电极层(2)包括第一背电极层(21)和第二背电极层(22)，所述第一背电极层(21)连接在所述衬底层(1)与所述第二背电极层(22)之间，所述第二背电极层(22)的反射率大于所述第一背电极层(21)的反射率，所述第二背电极层(22)为铝合金层或金属铝层。

2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一背电极层(21)为金属钼层。

3.根据权利要求2所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一背电极层(21)的厚度为150nm～350nm。

4.根据权利要求3所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第一背电极层(21)的厚度为200nm～300nm。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第二背电极层(22)的厚度为100nm～200nm。

6.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述第二背电极层(22)的厚度为100nm～150nm。

7.根据权利要求2所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述功能层(3)包括铜铟镓硒层(31)和硫化镉层(32)，所述铜铟镓硒层(31)连接在所述第二背电极层(22)与所述硫化镉层(32)之间。

8.根据权利要求7所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述导电层(4)包括本征氧化锌层(41)和掺铝氧化锌层(42)，所述本征氧化锌层(41)连接在所述硫化镉层(32)与所述掺铝氧化锌层(42)之间。

9.根据权利要求7或8所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述硫化镉层(32)替换为硫化锌层。