本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种太阳能电池制作方法。
背景技术
太阳能作为可再生、清洁能源，被广泛关注。其中，通过半导体技术制造得到的太阳能电池因具有光电转换特性，而作为太阳能应用的一种常用器件。并且，太阳能电池的整体发电效率取决于该太阳能电池的各区域中最低的光电转换效率。也就是说，若太阳能电池的均匀性较差，将导致部分区域具有较高的光电转换效率、部分区域具有较低的光电转换效率，进而导致整体发电效率低的问题。
经发明人研究发现，现有技术中一般通过降低制造的太阳能电池的面积，以提高制造的太阳能电池的均匀性。但是，若通过现有技术实现单片或少量的太阳能电池的制造，将存在产率低的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能电池制作方法，以改善通过现有的方法以制作太阳能电池而存在产率低的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
一种太阳能电池制作方法，包括：
提供一模具，其中，该模具的支架具有n行m列共n*m个间隔呈矩阵分布的固定槽；
针对每一固定槽，将一衬底固定于该固定槽，其中，所述衬底为铁材料层；
针对每一衬底，在该衬底相对的两面分别制作保护层和阻挡层；
针对每一阻挡层，在该阻挡层的上方位置的一面制作电极层，其中，所述电极层为钼材料层；
针对每一电极层，在该电极层的上方位置的一面制作吸收层，其中，所述吸收层为铜铟镓硒材料层，且在制作该铜铟镓硒材料层的靶材中硒原子的含量为非化学计量的成分比；
针对每一吸收层，在该吸收层的上方位置的一面制作缓冲层，并对该缓冲层与对应的吸收层的导带能阶的差进行调节；
针对每一缓冲层，在该缓冲层的上方位置的一面制作高阻抗层；
针对每一高阻抗层，在该高阻抗层的上方位置的一面制作低阻抗层；
分离所述模具，以得到n*m片具有保护层、衬底、阻挡层、电极层、吸收层、缓冲层、高阻抗层以及低阻抗层的太阳能电池。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能电池制作方法中，所述针对每一吸收层，在该吸收层的上方位置的一面制作缓冲层，并对该缓冲层与对应的吸收层的导带能阶的差进行调节的步骤包括：
针对每一吸收层，在该吸收层的上方位置的一面通过物理气相沉积法制作三硫化二铟材料层、三硒化二铟材料层或硫化锌材料层，其中，所述三硫化二铟材料层、三硒化二铟材料层或硫化锌材料层作为缓冲层；
通过三氧化二铟或氧气对该缓冲层与对应的吸收层的导带能阶的差进行调节。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能电池制作方法中，所述针对每一电极层，在该电极层的上方位置的一面制作吸收层的步骤包括：
针对每一电极层，在该电极层的上方位置的一面通过物理气相沉积法溅射铜铟镓硒四元靶材以形成铜铟镓硒材料层，其中，在所述铜铟镓硒四元靶材中，铜原子：(铟原子+镓原子)：硒原子＝1：1：y，且y<2或y>2。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能电池制作方法中，在溅射铜铟镓硒四元靶材的环境中通入硒化氢气体以对所述铜铟镓硒四元靶材中硒原子的含量进行调节处理。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能电池制作方法中，所述针对每一电极层，在该电极层的上方位置的一面制作吸收层的步骤还包括：
针对处理后的每一铜铟镓硒材料层，通过硫化氢对该铜铟镓硒材料层进行硫化处理。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能电池制作方法中，所述针对每一缓冲层，在该缓冲层的上方位置的一面制作高阻抗层的步骤包括：
针对每一缓冲层，在该缓冲层的上方位置的一面通过物理气相沉积法制作本征氧化锌材料层，其中，所述本征氧化锌材料层作为高阻抗层。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能电池制作方法中，所述针对每一高阻抗层，在该高阻抗层的上方位置的一面制作低阻抗层的步骤包括：
针对每一高阻抗层，在该高阻抗层的上方位置的一面通过物理气相沉积法制作参铝氧化锌材料层，其中，所述参铝氧化锌材料层作为低阻抗层。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能电池制作方法中，所述针对每一衬底，在该衬底相对的两面分别制作保护层和阻挡层的步骤包括：
针对每一衬底，在该衬底的下方位置的一面制作保护层；
针对每一衬底，在该衬底的上方位置的一面制作阻挡层。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能电池制作方法中，针对每一衬底，在该衬底的上方位置的一面制作阻挡层的步骤包括：
针对每一衬底，在该衬底的上方位置的一面制作钨钛合金材料层，其中，该钨钛合金材料层作为阻挡层。
在本发明实施例较佳的选择中，在上述太阳能电池制作方法中，针对每一衬底，在该衬底的下方位置的一面制作保护层的步骤包括：
针对每一衬底，在该衬底的下方位置的一面制作氮化钛材料层、铬材料层、镍材料层、钨钛合金材料层和/或镍钒合金材料层，其中，该氮化钛材料层、铬材料层、镍材料层、钨钛合金材料层和/或镍钒合金材料层作为保护层。
本发明提供的太阳能电池制作方法，通过采用具有n行m列共n*m个间隔呈矩阵分布的固定槽的模具以制作得到n*m片具有保护层、衬底、阻挡层、电极层、吸收层、缓冲层、高阻抗层以及低阻抗层的太阳能电池，在保证总体受光面积不变的同时，可以使单片太阳能电池的面积较小，从而保证各片太阳能电池的具有较高的均匀性，进而改善通过现有技术制造的太阳能电池因均匀性较差而存在发电效率低的问题。并且，可以实现n*m片太阳能电池的同步制造，可以改善通过现有的方法以制作太阳能电池而存在产率低的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的太阳能电池制作方法的流程示意图。
图2为通过图1所示的太阳能电池制作方法得到的太阳能电池的结构示意图。
图3为图1中步骤s130的流程示意图。
图4为通过图3所示的太阳能电池制作方法得到的太阳能电池的部份结构示意图。
图标：100-太阳能电池；110-衬底；120-电极层；130-吸收层；140-缓冲层；150-高阻抗层；160-低阻抗层；170-保护层；180-阻挡层。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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发明中的具体含义。
如图1所示，本发明实施例提供了一种太阳能电池制作方法，以制作如图2所示的太阳能电池100。其中，该太阳能电池制作方法可以包括步骤s110-步骤s190。下面将结合图1对该太阳能电池制作方法包括的各流程步骤进行详细的说明。
步骤s110，提供一具有n行m列共n*m个间隔呈矩阵分布的固定槽的模具。
在本实施例中，所述模具可以包括载体和支架。所述支架设置于所述载体，且具有多个固定槽。所述多个固定槽可以呈n行m列矩阵分布，也就是说，所述固定槽可以为n*m个。
可选地，所述固定槽的具体数量不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以根据载体的尺寸、固定槽的尺寸等因素进行设置。例如，在载体的尺寸为1.2m*1.4m、固定槽的尺寸为156mm*156mm时，固定槽的数量可以为48个，也就是说，可以呈6行8列分布。又例如，在载体的尺寸为1.1m*1.3m、固定槽的尺寸为156mm*156mm时，固定槽的数量可以为48个，也就是说，可以呈6行8列分布。
进一步地，在考虑通过设置加热机以避免进行退火处理而导致制造效率降低的问题时，在载体的尺寸为1.2m*1.4m、固定槽的尺寸为156mm*156mm时，固定槽的数量可以为42个，也就是说，可以呈6行7列分布。又例如，在载体的尺寸为1.1m*1.3m、固定槽的尺寸为156mm*156mm时，固定槽的数量可以为30个，也就是说，可以呈5行6列分布。
可以理解的是，在上述示例中，所述固定槽的尺寸为156mm*156mm，但不应理解为所述固定槽的尺寸只能为156mm*156mm，根据实际应用需求也可以是其它的尺寸，例如，也可以是100mm*100mm、200mm*200mm等其它尺寸。
步骤s120，针对每一固定槽，将一衬底110固定于该固定槽。
在本实施例中，可以提供n*m片衬底110，以分别固定于n*m个固定槽。其中，将各所述衬底110固定于各所述固定槽之后，可以对各所述衬底110进行清洗处理，以避免杂质对制造的太阳能电池100的性能造成影响。
可选地，对所述衬底110进行清洗的方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以包括，但不限于超声清洗、高压喷淋清洗、激光束清洗、冷凝喷雾清洗、干法清洗以及等离子清洗中的一种或多种。
可选地，所述衬底110的材料不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以是铁片、钢片等金属材料。在本实施例中，所述衬底110可以为铁材料层。并且，还可以包括有铬、镍等金属材料，以形成不锈钢片。
步骤s130，针对每一衬底110，在该衬底110相对的两面分别制作保护层170和阻挡层180。
可选地，所述保护层170的材料不受限制，例如，可以包括，但不限于是氮化钛材料层、铬材料层、镍材料层、钨钛合金材料层和/或镍钒合金材料层。在一种实例中，可以是上述各材料层中的任意一种，也可以是任意两种的组合。其中，在钨钛合金材料层中，钨和钛的质量占比可以分别是90％和10％。在镍钒合金材料层中，镍和钒的质量占比可以分别为93％和7％。
并且，在所述保护层170由两种材料层构成时，制作的顺序不受限制，例如，在包括氮化钛材料层和铬材料层时，既可以是氮化钛材料层位于铬材料层和衬底110之间，也可以是铬材料层位于氮化钛材料层和衬底110之间。
进一步地，为避免所述铁材料层中的铁离子或其它金属离子扩散至电极层120中，在本实施例中，还可以在所述铁材料层的一面制作阻挡层180，阻止铁离子或其它金属离子进入位于所述阻挡层180的上方位置的一面。
其中，所述阻挡层180的材料不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，只要能够有效地阻止铁离子或其它金属离子的扩散即可。在本实施例中，所述阻挡层180可以为钨钛合金材料层。并且，在该钨钛合金材料层中，钨和钛的质量占比可以分别是90％和10％。
可选地，制作所述保护层170和所述阻挡层180的流程不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，既可以是先制作所述保护层170，也可以是先制作所述阻挡层180，还可以是同时进行制作。在本实施例中，结合图3，步骤s130可以包括步骤s131和步骤s133，以得到如图4所示结构。
步骤s131，针对每一衬底110，在该衬底110的下方位置的一面制作保护层170。
步骤s133，针对每一衬底110，在该衬底110的上方位置的一面制作阻挡层180。
在本实施例中，上述上方位置和下方位置是指基于附图2和图4中的各层结构的相对位置形成的相对位置关系，而不是绝对位置关系，例如，如附图2和图4所示结构倒置时，所述保护层170可以是位于所述衬底110的上方位置的一面，对应地，所述阻挡层180可以是位于所述衬底110的下方位置的一面。同理，在后文中的上方位置等位置关系的描述，也应理解为是基于附图中的各层结构的相对位置关系，而不是绝对位置关系。
步骤s140，针对每一阻挡层180，在该阻挡层180的上方位置的一面制作电极层120。
在本实施例中，可以在每一阻挡层180的上方位置的一面制作电极层120，也就是说，可以在每一阻挡层180远离所述衬底110的一面制作电极层120。其中，所述电极层120可以为钼材料层，以实现与相邻的吸收层130形成良好的欧姆接触，以保证电流的有效传导。
可选地，制作所述电极层120的方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以包括，但不限于磁控溅射法、化学气相沉积法或者化学电镀法。
步骤s150，针对每一电极层120，在该电极层120的上方位置的一面制作吸收层130。
在本实施例中，可以在每一电极层120的上方位置的一面制作吸收层130，也就是说，可以在每一电极层120远离所述阻挡层180的一面制作吸收层130。其中，所述吸收层130可以用于对太阳光进行吸收，并进行光电转换以输出电能。
其中，所述吸收层130可以为铜铟镓硒材料层。通过将铜铟镓硒材料层作为吸收层130，可以保证制造得到的太阳能电池100的发电效率高、弱光性能好、温度系数低以及稳定性好等优点。
可选地，制作所述吸收层130的方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。在本实施例中，在所述吸收层130的材料为铜铟镓硒时，可以通过物理气相沉积法在所述电极层120的一面制作铜铟镓硒材料层。
详细地，可以通过物理气相沉积法将铜铟镓硒四元靶材溅射到所述电极层120的上方位置的一面，以形成铜铟镓硒材料层。其中，在所述铜铟镓硒四元靶材中，硒原子的含量可以为非化学计量的成分比，也就是说，在所述铜铟镓硒四元靶材中各原子的计量比可以为，铜原子：(铟原子+镓原子)：硒原子＝1：1：y，且y<2或y>2。
并且，在溅射所述铜铟镓硒四元靶材时，还可以在溅射环境中通入硒化氢气体，以对所述铜铟镓硒四元靶材中的硒原子进行调节处理。
进一步地，在将铜铟镓硒材料层作为吸收层130时，为保证该铜铟镓硒材料层能够形成晶体膜，在本实施例中，还可以对所述铜铟镓硒材料层进行硫化处理。其中，进行硫化处理时，可以采用硫化氢气体对所述铜铟镓硒材料层进行处理。
并且，考虑到进行硫化处理时，需要将所述铜铟镓硒材料层置于高温密闭环境中，因此，可以在其中充入氩气或其它与铜、铟、镓、硒不反应的保护气体，然后充入少量的硫化氢气体。此时，所述保护层170可以有效地阻止硫化氢气体对衬底110造成硫化，以保证衬底110的下方位置的一面作为电极时电阻不会过高。
步骤s160，针对每一吸收层130，在该吸收层130的上方位置的一面制作缓冲层140，并对该缓冲层140与对应的吸收层130的导带能阶的差进行调节。
在本实施例中，可以在每一吸收层130的上方位置的一面制作缓冲层140，也就是说，可以在每一吸收层130远离所述电极层120的一面制作缓冲层140，以对位于该缓冲层140的两侧的吸收层130和高阻抗层150进行能带匹配，以起到过渡和缓冲的作用。并且，还可以避免在制作高阻抗层150时对吸收层130造成损耗。其中，所述缓冲层140可以覆盖所述吸收层130，以减少在所述吸收层130形成的界面态。
可选地，所述缓冲层140的材料不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以根据所述吸收层130和所述高阻抗层150的材料和能级进行设置。在本实施例中，所述缓冲层140可以为三硫化二铟材料层、三硒化二铟材料层或硫化锌材料层。
可选地，制作所述缓冲层140的方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以根据所述缓冲层140的材料进行选择。在本实施例中，在所述缓冲层140的材料为三硫化二铟材料层、三硒化二铟材料层或硫化锌材料层时，可以通过物理气相沉积法在所述吸收层130的一面制作形成三硫化二铟材料层、三硒化二铟材料层或硫化锌材料层。
并且，在制作形成三硫化二铟材料层、三硒化二铟材料层或硫化锌材料层后，还可以对三硫化二铟材料层、三硒化二铟材料层或硫化锌材料层和作为吸收层的铜铟镓硒材料层之间的导带能阶的差进行调节，以使光生的电子与空穴对再复合的概率降低，并改善吸收层130与缓冲层140的有效载子传输。
其中，以铜铟镓硒材料层(cuin1-xgaxse2)与三硫化二铟材料层(in2s3)为例进行说明。cuin1-xgaxse2的电子亲和力(electronaffinity)为χ(cigs)，是ga含量x的变数：χ(cuin1-xgaxse2)＝4.35–0.421*x–0.244*x2(ev)，(其中，x＝ga/(ga+in))。in2s3的电子亲和力为χ(in2s3)，是o含量y的变数：χ(in2(s1-yoy)3)＝4.65-5.7143*y(ev)。
进一步地，在铜铟镓硒材料层(cuin1-xgaxse2)与三硫化二铟材料层(in2s3)的异质结接面形成后，其导带能阶的差为δec。并且，δec＝χ(cuin1-xgaxse2)-χ(in2(s1-yoy)3)(ev)。
其中，经研究发现，δec在大于0.5(ev)或小于0时，铜铟镓硒材料层与三硫化二铟材料层的有效载子传输效率一定是较低的，并且，在δec大于0且小于0.4(ev)时，铜铟镓硒材料层与三硫化二铟材料层的有效载子传输效率可能是较高的。因此，在本实施例中，可以通过对三硫化二铟材料层的电子亲和力进行调节以调节铜铟镓硒材料层与三硫化二铟材料层的导带能阶的差，也就是说，可以通过对in2(s1-yoy)3中氧的含量y进行调节，以实现导带能阶的差的调节。
可选地，进行氧含量的调节的方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置。在本实施例中，可以通过三氧化二铟或氧气对三硫化二铟材料层进行处理，以得到in2(s1-yoy)3。详细地，在一种实例中，可以是采用物理气相沉积法实现三氧化二铟和三硫化二铟的共溅射。在另一种实例中，可以是在制作形成三硫化二铟时，在制作环境中通入氧气。
步骤s170，针对每一缓冲层140，在该缓冲层140的上方位置的一面制作高阻抗层150。
在本实施例中，可以在每一缓冲层140的上方位置的一面制作高阻抗层150，也就是说，可以在每一缓冲层140远离吸收层130的一面制作高阻抗层150。其中，通过在所述缓冲层140的一面制作高阻抗层150，利用该高阻抗层150的高阻抗特性可以保证电子可以沿垂直于高阻抗层150与缓冲层140的接触面的方向流动，从而避免电子沿平行于该接触面的方向扩散而导致该片太阳能电池100的输出电流较小的问题。
可选地，所述高阻抗层150的材料不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，只要具有较高的阻抗特性即可。在本实施例中，所述高阻抗层150可以为本征氧化锌材料层。
可选地，制作所述高阻抗层150的方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以根据所述高阻抗层150的材料进行设置。在本实施例中，在所述高阻抗层150的材料为本征氧化锌时，可以通过物理气相沉积法在所述缓冲层140的一面制作形成所述本征氧化锌材料层。
步骤s180，针对每一高阻抗层150，在该高阻抗层150的上方位置的一面制作低阻抗层160。
在本实施例中，可以在每一高阻抗层150的上方位置的一面制作低阻抗层160，也就是说，可以在每一高阻抗层150远离缓冲层140的一面制作低阻抗层160。其中，所述低阻抗层160可以作为所述太阳能电池100的前电极，所述电极层120可以作为所述太阳能电池100的背电极。
可选地，所述低阻抗层160的材料不受限制，可以根据实际应用需求进行选择，例如，可以根据对导电性能的需求进行选择。在本实施例中，所述低阻抗层160可以为参铝氧化锌材料层。
可选地，制作所述低阻抗层160的方式不受限制，可以根据实际应用需求进行设置，例如，可以根据所述低阻抗层160的材料进行设置。在本实施例中，在所述低阻抗层160的材料为参铝氧化锌时，可以通过物理气相沉积法在所述高阻抗层150的一面制作形成所述参铝氧化锌材料层。
步骤s190，分离所述模具，以得到n*m片具有保护层170、衬底110、阻挡层180、电极层120、吸收层130、缓冲层140、高阻抗层150以及低阻抗层160的太阳能电池100。
在本实施例中，通过执行步骤s180，可以得到n*m片截面面积相同的太阳能电池100，由于每一片太阳能电池100的面积较小，因而任意一片太阳能电池100的各个区域的均匀性也较好，并且，该n*m片太阳能电池100由于通过相同的工艺、时间以及设备制造形成，具有较高的相似性。也就是说，通过该n*m片太阳能电池100组成的光伏发电板具有较好的均匀性，因此，发电效率也较高。
综上所述，本发明提供的太阳能电池制作方法，通过采用具有n行m列共n*m个间隔呈矩阵分布的固定槽的模具以制作得到n*m片具有保护层170、衬底110、阻挡层180、电极层120、吸收层130、缓冲层140、高阻抗层150以及低阻抗层160的太阳能电池100，在保证总体受光面积不变的同时，可以使单片太阳能电池100的面积较小，从而保证各片太阳能电池100的具有较高的均匀性，进而改善通过现有技术制造的太阳能电池100因均匀性较差而存在发电效率低的问题。并且，可以实现n*m片太阳能电池100的同步制造，可以改善通过现有的方法以制作太阳能电池100而存在产率低的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。