CN216818352U - 一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，包括柔性基底，其特征在于：在柔性基底上，从下至上依次设有金属氧化物薄膜一、合金薄膜、金属薄膜、金属氧化物薄膜二；所述金属氧化物薄膜一的厚度为20～50nm、合金薄膜的厚度为0.1～1nm、金属薄膜的厚度为3～11nm、金属氧化物薄膜二的厚度为20～50nm。本实用新型优点：前电极总厚度≤110nm，镀膜时间缩短，Zn价格较Sn价格低廉，制造成本降低；透光率较高可达85%；前电极力学性能好，可以弯曲、变形、卷曲或完全折叠，机械耐久性好，反复弯折不会断裂且不会留下痕迹。

Description

一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极

技术领域

本实用新型涉及薄膜太阳能电池技术领域，具体涉及一种低成本柔性薄膜太阳能电池用的前电极。

背景技术

现有CIGS、CdTe、晶硅或钙钛矿等薄膜太阳能电池主要采用FTO薄膜作为前电极，FTO薄膜的厚度达到600～800nm（薄膜较厚，无法弯曲，柔性差）才能实现较好的光电性能指标；这不仅造成镀膜时间长、加工温度高，而且还需要耗费大量价格相对较高的高纯F、Sn材料,导致制造成本较高昂。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了弥补现有薄膜太阳能电池前电极（FTO薄膜）存在的上述不足，提供一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极；该薄膜太阳能电池前电极在保障薄膜太阳能电池整体性能的前提下，具有更高透光率、更低方阻，制备成本降低。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，包括柔性基底（0），其特征在于：在柔性基底（0）上，从下至上依次设有金属氧化物薄膜一（11）、合金薄膜（12）、金属薄膜（13）、金属氧化物薄膜二（14）。

进一步，所述金属氧化物薄膜一（11）的厚度为20～50nm、合金薄膜（12）的厚度为0.1～1nm、金属薄膜（13）的厚度为3～11nm、金属氧化物薄膜二（14）的厚度为20～50nm。

进一步，所述柔性基底（0）为柔性超薄玻璃、高分子材料、金属箔或塑料膜等。

进一步，所述金属氧化物薄膜一（11）、金属氧化物薄膜二（14）为ZnO、SnO₂、In₂O₃、BZO、AZO、GZO、IGZO、IZO、CTO、ZTO、ITO薄膜中的一种；其厚度为22、25、28、31、34、38、42、44、47、48或50nm。

进一步，所述合金薄膜（12）为NiCr、Cu、Ti、Al、Sn、Pb、Fe、Zn、Mg、Mo或In等金属与Ag金属的合金薄膜，厚度为0.2、0.4、0.6、0.8、0.9、1.2、1.3、1.5、1.7、1.8或2nm。

进一步，所述（NiCr、Cu、Ti、Al、Sn、Pb、Fe、Zn、Mg、Mo或In等金属）：Ag金属的质量百分比为0.1%～3%：99.9%～97%。

进一步，所述合金薄膜（12）还可为金属薄膜，其中金属薄膜为NiCr、Cu、Ti、Al、Sn、Pb、Fe、Zn、Mg、Mo或In金属薄膜，厚度为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、0.9或1nm。

进一步，所述金属薄膜（13）为Ag薄膜，其厚度为3、4、6、7、9或11nm，起到提高整体前电极结构的导电性的作用。

本实用新型中金属氧化物薄膜+金属薄膜+金属氧化物薄膜的结构电学性能优异，同时具有增透作用，透光率较高可达85%；

本实用新型所述的复合膜层结构中，合金薄膜（或金属薄膜）（12）的存在，有以下三种作用：1.可作为种子层，促进金属薄膜（13）中Ag薄膜尽早连续成膜，避免Ag薄膜形成岛状不连续薄膜，对金属薄膜的生长和光学特性的提高都有利；2.起到保护作用，将金属氧化物薄膜一（11）与金属薄膜（13）隔离开，避免金属薄膜（13）被金属氧化物薄膜一（11）氧化，影响导电性；3. 金属薄膜（13）中Ag薄膜稳定性提高，变得耐氧化，不会被金属氧化物薄膜二（14）氧化；

金属氧化物薄膜二（14）的存在，主要起到以下作用：1.作为前电极的一部分，通过薄膜干涉原理，有效提高前电极透过率；2.保护金属薄膜（13），维持金属薄膜（13）的稳定性，与薄膜太阳能电池的缓冲层分隔开；3.同时作为高阻层，降低整体膜厚，减少蓝光损失；省略了制备高阻层的流程，节约成本；4.ZnO与缓冲层会形成Zn掺杂硫化镉，提高硫化镉的禁带宽度，与薄膜太阳能电池的吸收层的带隙差减少，形成更好的接触；另一方面由于ZnO发高阻特性，可以控制硫化镉薄膜厚度降低至50nm以下。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型制备的前电极总厚度≤110nm，镀膜时间缩短，Zn价格较Sn价格低廉，使得制造成本降低；更重要的是，前电极厚度减小可以减少光损失（透光率较高可达85%），提高发电功率；

2、本实用新型的前电极力学性能好，可以弯曲、变形、卷曲或完全折叠，机械耐久性好，反复弯折不会断裂且不会留下痕迹；

3、本实用新型的前电极中，如AZO（功函数5.2 eV）比FTO（功函数4.5～4.6 eV）更接近CdTe的功函数（5.5 eV），可有效提高发电效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型实施例1透光图谱；

图3是本实用新型实施例2透光图谱；

图4是本实用新型实施例3透光图谱。

具体实施方式

结合图1，对本发明作进一步地说明：

一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，包括柔性基底0，在柔性基底0上表面，从下至上依次设有厚度为20～50nm的金属氧化物薄膜一11、厚度为0.1～1nm的合金薄膜12、厚度为3～11nm的金属薄膜13、厚度为20～50nm金属氧化物薄膜二14。

一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，包括柔性基底0，在柔性基底0上表面，从下至上依次设有厚度为20～50nm的金属氧化物薄膜一11、厚度为0.1～1nm的金属薄膜12、厚度为3～11nm的Ag薄膜13、厚度为20～50nm金属氧化物薄膜二14。

实施例1

一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，包括超薄柔性玻璃0，在超薄柔性玻璃上表面，从下至上依次设有厚度为45nm的GZO薄膜11、厚度为1nm的Ti薄膜12、厚度为10nm的Ag薄膜13、厚度为45nm的ZnO薄膜14。

制备得到的前电极方阻为8.5欧姆，透光率为84.8%，透光图谱如图2所示。

实施例2

一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，包括柔性金属箔0，在柔性金属箔上表面，从下至上依次设有厚度为42nm的AZO薄膜11、厚度为1nm的Cu与Ag合金薄膜（Cu：Ag质量百分比为1%：99%）12、厚度为9nm的Ag薄膜13、厚度为42nm的ZnO薄膜14。

制备得到的前电极方阻为7.7欧姆，透光率为85%，透光图谱如图3所示。

实施例3

一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，包括PET塑料基底0，在PET塑料基底上表面，从下至上依次设有厚度为40nm的ZnO薄膜11、厚度为1nm的Mg与Ag合金薄膜（Mg：Ag质量百分比为0.5%：99.5%）12、厚度为9nm的Ag薄膜13、厚度为43nm的ZnO薄膜14。

制备得到的前电极方阻为9.1欧姆，透光率为84.3%，透光图谱如图4所示。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，包括柔性基底，其特征在于：在柔性基底上，从下至上依次设有金属氧化物薄膜一、合金薄膜或金属薄膜一、金属薄膜二、金属氧化物薄膜二；其中所述金属氧化物薄膜一的厚度为20～50nm、合金薄膜的厚度为0.1～1nm、金属薄膜二的厚度为3～11nm、金属氧化物薄膜二的厚度为20～50nm；金属薄膜一为Cu、Ti、Al、Sn、Pb、Fe、Zn、Mg、Mo或In金属薄膜，厚度为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、0.9或1nm。

2.根据权利要求1所述一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，其特征在于：所述柔性基底为柔性超薄玻璃、高分子材料、金属箔或塑料膜。

3.根据权利要求1所述一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，其特征在于：所述金属氧化物薄膜一、金属氧化物薄膜二为ZnO、SnO₂、In₂O₃、BZO、AZO、GZO、IGZO、IZO、CTO、ZTO、ITO薄膜中的一种；其厚度为22、25、28、31、34、38、42、44、47、48或50nm。

4.根据权利要求1或2或3所述一种低成本柔性薄膜太阳能电池前电极，其特征在于：所述金属薄膜二为Ag薄膜，其厚度为3、4、6、7、9或11nm。

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