专利名称：薄膜太阳能电池组件的制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池领域，更具体的，涉及一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件的制备方法。
背景技术：
太阳能作为一种清洁、环保、取之不尽用之不竭的可再生的能源，其开发和应用具有十分重大的意义。太阳能电池发电是一种能够有效的把太阳能转换成电能的有效手段。 薄膜太阳能电池组件，尤其是铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件，以其低成本、高效率、长寿命、 抗辐射等优点，逐渐在太阳能电池市场占据一席之地。
薄膜太阳能电池组件，一般具备如下结构透明导电薄膜/窗口层/缓冲层/吸收层/背电极/衬底。钥薄膜作为太阳能薄膜电池的背电极，被广泛应用于科研和生产。尤其是在铜铟镓硒薄膜太阳能电池领域，由于其良好的导电性和稳定性，被视为最佳的背电极选择。
通常，通过直流磁控溅射等方法，钥薄膜被直接镀在衬底玻璃上，接下来再在其上生长包括吸收层在内的其他薄膜层。然而，上述制备钥薄膜背电极的方法导致电极的致密度和表面粗糙度较差，在其上制备后续各功能层后，电池器件的效率受到了一定的影响。发明内容
基于此，有必要提供一种效率较高的薄膜太阳能电池组件的制备方法。
一种薄膜太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤
在衬底上制备钥薄膜；
对所述钥薄膜进行退火处理形成钥背电极，退火温度为400° (Γ580。C，退火时间为5 15分钟；及
在所述钥背电极上依次制备光吸收层、缓冲层、窗口层及透明导电薄膜，形成所述薄膜太阳能电池组件。
在其中一个实施例中，制备钥薄膜的方法为磁控溅射法,工作气流为氩气,溅射功率为 35(Tl000W。
在其中一个实施例中，所述钥薄膜的厚度为O. 5^1 μ m0
在其中一个实施例中，制备钥薄膜时，先在O. 3Pa，350W的条件下生长一层第一钥层，接着在其之上，采用O. 05Pa，500W的条件下生长一层第二钥层。
在其中一个实施例中，退火时，从室温开始在10分钟内升温至400° (Γ580。C。
在其中一个实施例中，制备光吸收层、缓冲层、窗口层及透明导电薄膜的方法为共蒸发法或磁控溅射法。
在其中一个实施例中，所述光吸收层为铜铟镓硒吸收层或铜铟硒吸收层。
上述方法中，通过退火处理，将钥薄膜加工成为同时具备良好附着力、抗腐蚀以及良好导电性的适用于薄膜太阳能电池组件的背电极。并且通过此改进，同时也提高了钥薄膜与吸收层之间的结合强度，提高了薄膜太阳能电池组件的工作效率。
图I为一实施方式的薄膜太阳能电池组件的制备方法流程图2为实施例I的钥薄膜在450° C退火前、后的X射线衍射对比图3a为实施例I的钥薄膜在450° C退火后的正面扫描电镜图3b为实施例I的钥薄膜在450° C退火后的断面扫描电镜图4为实施例I的薄膜太阳能电池组件与未进行退火处理的薄膜太阳能电池组件的工作效率测试对比图5为实施例2的钥薄膜在580° C退火前、后的X射线衍射对比图6为实施例2的薄膜太阳能电池组件与未进行退火处理的薄膜太阳能电池组件的工作效率测试对比图7为实施例3的钥薄膜在580° C退火前、后的X射线衍射对比图；
图8为实施例3的薄膜太阳能电池组件与未进行退火处理的薄膜太阳能电池组件的工作效率测试对比图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
请参阅图1，一实施方式的薄膜太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤
步骤S101、在衬底上制备钥薄膜。
衬底可以为玻璃，例如钙钠玻璃。制备方法可以为直流磁控溅射法、射频磁控溅射法、电子束蒸发法等方式。
在一个实施方式中，可以将经过清洁处理的衬底(例如钙钠玻璃)放入到具有一定本底真空条件(如IXl(T5Pa)的镀膜装置(如直流磁控溅射腔室)中。然后调整工作气流(如氩气IOsccm)，并调整气压(如通过调整真空泵相关的插板阀，使腔室工作气压为 Γο. 3Pa)，调整溅射功率(如35(Tl000W)，开始磁控溅射镀膜。制备得到的钥薄膜的厚度为 O. 5 I μ m0
在另一个实施方式中，可以先在高气压(如O. 3Pa)，低功率(350W)的条件下生长一层导电性较差但附着力较好的结构疏松多孔的第一钥层，接着在其之上，采用低气压(如 O. 05Pa)，高功率(500W)的条件下生长一层导电性较好，但附着力较差的结构致密的第二钥层。第一钥层与第二钥层的厚度可以相同也可以不同。
步骤S101、对所述钥薄膜进行退火处理形成钥背电极，退火温度为 400° C 580° C，退火时间为5 15分钟。
完成镀膜后，将制备好的钥薄膜通过真空传输通道，传送至加热退火装置(如石墨加热盘)进行退火处理。从室温开始在一定时间内升温至一定温度(如10分钟升至 40(Γ580度)，保持一段时间(如5 15分钟)，最后自然冷却至室温。即得到所需要的，同时具备良好导电性和附着力的钥背电极。
步骤S103、在钥背电极上依次制备光吸收层、缓冲层、窗口层及透明导电薄膜，形成所述薄膜太阳能电池组件。
制备光吸收层、缓冲层、窗口层及透明导电薄膜的方法可以不同，例如分别为共蒸发法或磁控溅射法。光吸收层可以为铜铟镓硒或铜铟硒吸收层。缓冲层的材料可为硫化镉。 窗口层的材料可为氧化锌。透明导电薄膜的材料可为掺铝氧化锌(ΑΖ0)。
上述方法中，通过退火处理，将直流磁控溅射制备所得的钥薄膜加工成为同时具备良好附着力、抗腐蚀以及良好导电性的适用于薄膜太阳能电池组件的背电极。并且通过此改进，提高了薄膜太阳能电池组件的工作效率。
下面结合具体实施例来对薄膜太阳能电池组件的制备方法进行具体说明。
实施例I
铜铟硒(CIS)薄膜太阳能电池组件制备
在本底真空度为I X KT5Pa的直流磁控溅射腔室中放入干净的钠钙玻璃。将工作气压调整至O. 3Pa，功率调整至350W，开始磁控溅射，得到约O. 5 μ m厚度的第一钥层。将工作气压调整至O. 05Pa,功率调整至500W，开始磁控溅射，得到约O. 5 μ m厚度的第二钥层。第一钥层和第二钥层组成厚度为I μ m的钥薄膜。
溅射完毕后，将制成的钥薄膜在真空系统中运输至真空加热退火腔室，在10分钟时间升温至450° C，保温15分钟后，自然冷却至室温。即得到同时具备良好导电性和附着力的，适用于作为背电极的钥薄膜。
在钥背电极上采用共蒸发法依次制备铜铟硒吸收层、缓冲层、窗口层及透明导电薄膜，形成铜铟硒薄膜太阳能电池组件。
所得钥薄膜的退火前、后电学特性对比如表I所示。由表I可知，退火后的钥薄膜导电性更好，适用于薄膜电池的背电极导电。
表I
权利要求
1.一种薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 在衬底上制备钥薄膜； 对所述钥薄膜进行退火处理形成钥背电极，退火温度为400° (Γ580。C，退火时间为5^15分钟；及 在所述钥背电极上依次制备光吸收层、缓冲层、窗口层及透明导电薄膜，形成所述薄膜太阳能电池组件。
2.根据权利要求I所述的薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，制备钥薄膜的方法为磁控溅射法，工作气流为氩气，溅射功率为35(Tl000W。
3.根据权利要求I所述的薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述钥薄膜的厚度为O. 5^1 μ m0
4.根据权利要求I所述的薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，制备钥薄膜时，先在O. 3Pa，350W的条件下生长一层第一钥层，接着在其之上，采用O. 05Pa, 500W的条件下生长一层第二钥层。
5.根据权利要求I所述的薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，退火时，从室温开始在10分钟内升温至400° (Γ580。C。
6.根据权利要求I所述的薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，制备光吸收层的方法为共蒸发法或磁控溅射法。
7.根据权利要求I所述的薄膜太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述光吸收层为铜铟镓硒吸收层或铜铟硒吸收层。
全文摘要
一种薄膜太阳能电池组件的制备方法，包括如下步骤在衬底上制备钼薄膜；对所述钼薄膜进行退火处理形成钼背电极，退火温度为400℃～580℃，退火时间为5～15分钟；及在所述钼背电极上依次制备铜铟镓硒或铜铟硒吸收层、缓冲层、窗口层及透明导电薄膜，形成所述薄膜太阳能电池组件。上述方法中，通过退火处理，将钼薄膜加工成为同时具备良好附着力、抗腐蚀以及良好导电性的适用于薄膜太阳能电池组件背电极。并且通过此改进，提高了薄膜太阳能电池组件器件的工作效率。
文档编号H01L31/0224GK102983219SQ20121050908
公开日2013年3月20日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者童君, 杨春雷, 肖旭东 申请人:深圳先进技术研究院, 香港中文大学