专利名称：薄膜太阳能电池电极及其制备方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是薄膜太阳能电池电极，及其制备方法。
背景技术：
太阳能光伏发电作为一种可持续的能源替代方式，近年来得到迅速发展。目前全球有30多家公司置身薄膜太阳能电池(CIGS)产业。以日本、美国、德国的研究水平处于世界领先水平，但目前只有德国wurth、S0la公司的15兆瓦生产线真正的实现了大规模生产。目前国内绝大数已建和在建CIGS生产项目均需采用国外的先进设备。现有太阳能薄膜电池中都采用单层膜结构，而整个太阳能电池的转换效率在10%以下，而在如何提高太阳能电池的转换效率上，没有提及到有其它有效方法和技术手段。
发明内容
本发明针对不足，提出一种薄膜太阳能电池电极，能提高电池的转换效率达10%以上。还提出了该薄膜太阳能电池电极的制备方法，采用传统技术手段进行两次制膜过程，简便易行。为了实现上述发明第一目的，本发明提供以下技术方案一种薄膜太阳能电池电极，包括玻璃基板和钥薄膜，钥薄膜铺设在玻璃基板上，该钥薄膜由两层钥晶粒构成粒径为12 — 16nm的粗钥晶粒层和粒径为2 — 6nm的细钥晶粒层，其中粗钥晶粒层与玻璃基板接触。进一步地，该细晶粒层厚度为粗钥晶粒层厚度的1. 6—3. 3倍。进一步地，该细晶粒层厚度为粗钥晶粒层厚度的2倍。为了实现上述发明第二目的，本发明提供以下技术方案一种如上所述薄膜太阳能电池电极的制备方法，包括以下步骤
(1)清洗玻璃基板将玻璃基板在质量浓度5%氢氧化钾水溶液中60°C下浸泡15分钟，再用水清洗并用空气或氮气吹干；
(2)溅镀钥金属在磁控溅射设备中，以氩气为气源、钥金属为靶源，在O.7-1.1Pa下于玻璃基板上溅镀粒径为12 — 16nm的粗钥晶粒层，然后在O. 1—0. 5Pa下于粒径为12—16nm的粗钥晶粒层上再溅镀粒径为2 — 6nm的细钥晶粒层；其中细晶粒层厚度为粗钥晶粒层厚度的1. 6 — 3. 3倍；
(3)溅镀铜铟镓合金在磁控溅射设备中，以氩气为气源、铜镓合金和铟为靶源，在
0.5-1. 2Pa下于步骤(2)的细钥晶粒层上继续溅镀一层铜铟镓合金层；
(4)硒化将步骤(3)制得的含铜铟镓合金层的玻璃基板放置在硒化炉中迅速升温，先用氮气稀释的硒化氢进行硒化，再换成氮气稀释的硫化氢进行硫化，得到铜铟镓硒吸收层；
(5)化学浴沉积硫化镉将步骤(4)硒化后的玻璃基板浸泡在含摩尔比为
1.4:140:1000的硫酸镉、硫脲和氨水的水浴中，并在60— 80°C下反应10 — 20分钟，沉积得到硫化镉层；
(6)溅镀氧化锌在磁控溅射设备中，以氩气和氧气为气源、氧化锌陶瓷靶为靶源，在O. 5-1. 2Pa下于步骤(5)的硫化镉层上溅射镀一层氧化锌层；
(7)溅镀铝杂氧化锌在磁控溅射设备中，以氩气和氧气为气源、氧化锌陶瓷靶为靶源，在O. 5-1. 2Pa下于步骤(6)的氧化锌层上溅射镀一层铝杂氧化锌作为正面透明电极。与现有技术相比，本发明具有以下优点将传统的薄膜太阳能电池电极结构中钥金属膜层，分设为两层，底层为粗晶粒层、上层为细晶粒层，这样既解决了作为背电极的作用，有解决了钠原子的渗透问题与玻璃的结合力，降低了作为背电极的阻力，又大大提高了CIGS薄膜电池的转接效率。 该薄膜太阳能电池电极的制备方法，只是将传统工艺中钥金属膜层的溅镀改用两次溅镀，采用不同的真空度得到不同粒径的钥金属层；本方法不需太多改变传统设备和工艺，即可完成，简便易行。
图1为本发明的结构示意 图2为本发明制成的电池结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。如图1所示的一种薄膜太阳能电池电极，与传统的薄膜太阳能电池电极的结构相t匕，本发明产品在玻璃基板I上钥薄膜，是由两层钥晶粒构成粒径为12 — 16nm的粗钥晶粒层21和粒径为2 — 6nm的细钥晶粒层22，其中与玻璃基板I接触的是粗钥晶粒层21。上述两层钥金属晶粒层中，细晶粒层22厚度为粗钥晶粒层21厚度的1. 6—3. 3倍，优选的为2倍。上述薄膜太阳能电池电极的制备方法，包括以下步骤
(1)清洗玻璃基板1:将玻璃基板I在质量浓度5%氢氧化钾水溶液中60°C下浸泡15分钟，再用水清洗并用空气或氮气吹干；
(2)溅镀钥金属在磁控溅射设备中，以氩气为气源、钥金属为靶源，在O.7-1.1Pa下于玻璃基板上溅镀粒径为12 — 16nm的粗钥晶粒层21，然后在O.1—O. 5Pa下于粒径为12—16nm的粗钥晶粒层21上再溅镀粒径为2 — 6nm的细钥晶粒层22 ;其中细晶粒层22厚度为粗钥晶粒层21厚度的1. 6—3. 3倍；
(3)溅镀铜铟镓合金在磁控溅射设备中，以氩气为气源、铜镓合金和铟为靶源，在
0.5-1. 2Pa下于步骤(2)的细钥晶粒层22上继续溅镀一层铜铟镓合金层；
(4)硒化将步骤(3)制得的含铜铟镓合金层的玻璃基板放置在硒化炉中迅速升温，先用氮气稀释的硒化氢进行硒化，再换成氮气稀释的硫化氢进行硫化，得到铜铟镓硒吸收层3 ；
(5)化学浴沉积硫化镉将步骤(4)硒化后的玻璃基板浸泡在含摩尔比为
1.4:140:1000的硫酸镉、硫脲和氨水的水浴中，并在60— 80°C下反应10 — 20分钟，沉积得到硫化镉层4 ；
(6)溅镀氧化锌在磁控溅射设备中，以氩气和氧气为气源、氧化锌陶瓷靶为靶源，在
O.5-1. 2Pa下于步骤(5)的硫化镉层4上溅射镀一层氧化锌层5 ；
(7)溅镀铝杂氧化锌在磁控溅射设备中，以氩气和氧气为气源、氧化锌陶瓷靶为靶源，在O. 5—1. 2Pa下于步骤(6)的氧化锌层5上溅射镀一层铝杂氧化锌6作为正面透明电极。将上述电极制成的薄膜太阳能电池，如图2所示，进行测试，结果如下表
权利要求
1.一种薄膜太阳能电池电极，包括玻璃基板和钥薄膜，钥薄膜铺设在玻璃基板上，其特征在于该钥薄膜由两层钥晶粒构成粒径为12 — 16nm的粗钥晶粒层和粒径为2 — 6nm的细钥晶粒层，其中粗钥晶粒层与玻璃基板接触。
2.如权利要求1所述薄膜太阳能电池电极，其特征在于该细晶粒层厚度为粗钥晶粒层厚度的1. 6 — 3. 3倍。
3.如权利要求2所述薄膜太阳能电池电极，其特征在于该细晶粒层厚度为粗钥晶粒层厚度的2倍。
4.一种如权利要求1所述薄膜太阳能电池电极的制备方法，包括以下步骤(1)清洗玻璃基板将玻璃基板在质量浓度5%氢氧化钾水溶液中60°C下浸泡15分钟，再用水清洗并用空气或氮气吹干；(2)溅镀钥金属在磁控溅射设备中，以氩气为气源、钥金属为靶源，在O.7-1.1Pa下于玻璃基板上溅镀粒径为12 — 16nm的粗钥晶粒层，然后在O.1 — O. 5Pa下于粒径为12—16nm的粗钥晶粒层上再溅镀粒径为2 — 6nm的细钥晶粒层；其中细晶粒层厚度为粗钥晶粒层厚度的1. 6 — 3. 3倍；(3)溅镀铜铟镓合金在磁控溅射设备中，以氩气为气源、铜镓合金和铟为靶源，在.0.5-1. 2Pa下于步骤(2)的细钥晶粒层上继续溅镀一层铜铟镓合金层；(4)硒化将步骤(3)制得的含铜铟镓合金层的玻璃基板放置在硒化炉中迅速升温，先用氮气稀释的硒化氢进行硒化，再换成氮气稀释的硫化氢进行硫化，得到铜铟镓硒吸收层；(5)化学浴沉积硫化镉将步骤(4)硒化后的玻璃基板浸泡在含摩尔比为.1.4:140:1000的硫酸镉、硫脲和氨水的水浴中，并在60— 80°C下反应10 — 20分钟，沉积得到硫化镉层；(6)溅镀氧化锌在磁控溅射设备中，以氩气和氧气为气源、氧化锌陶瓷靶为靶源，在.O.5-1. 2Pa下于步骤(5)的硫化镉层上溅射镀一层氧化锌层；(7)溅镀铝杂氧化锌在磁控溅射设备中，以氩气和氧气为气源、氧化锌陶瓷靶为靶源，在O. 5-1. 2Pa下于步骤(6)的氧化锌层上溅射镀一层铝杂氧化锌作为正面透明电极。
全文摘要
本发明公开了一种薄膜太阳能电池电极，包括玻璃基板和钼薄膜，钼薄膜铺设在玻璃基板上，该钼薄膜由两层钼晶粒构成粒径为12—16nm的粗钼晶粒层和粒径为2—6nm的细钼晶粒层，其中粗钼晶粒层与玻璃基板接触。还公开了该电极的制备方法。将传统的薄膜太阳能电池电极结构中钼金属膜层，分设为两层，底层为粗晶粒层、上层为细晶粒层，这样既解决了作为背电极的作用，有解决了钠原子的渗透问题与玻璃的结合力，降低了作为背电极的阻力，又大大提高了CIGS薄膜电池的转接效率。
文档编号H01L31/18GK103022169SQ20121055434
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月19日 优先权日2012年12月19日
发明者刘晓萌 申请人:刘晓萌