一种可实现多种颜色的薄膜太阳能电池用前电极的制作方法

文档序号:26080528发布日期:2021-07-30 13:30阅读:175来源:国知局
一种可实现多种颜色的薄膜太阳能电池用前电极的制作方法

本实用新型涉及薄膜太阳能电池技术领域,具体是可实现多种颜色的薄膜太阳能电池用前电极。



背景技术:

薄膜太阳能电池以优异的综合发电效率、易与建筑结合等优点,成为国际上公认的最有前途的太阳电池之一。

随着近年来光伏产业链成本的快速降低使得光伏产业从光伏电站走向了bipv、新能源汽车、户用发电、智慧农业、电子产品等领域,全新的能源与其他产业相结合呈现出强大的优势与发展潜力,光伏行业由政策依赖走向无补贴时代,自发性市场需求的崛起将打开光伏产业发展的广阔空间。

传统只有单一的黑色,安装彩色的bipv不仅能够解决节能减排的难题,更能提升建筑的外在形象,使之更符合商业建筑美学审美,新能源汽车、户用发电、智慧农业、电子产品等领域也需要光伏产品具有多样性,使其对提升企业的整体品牌形象更有特色。因此,多种颜色的高转换率太阳能组件成为市场的需求。

现阶段,彩色的安装都主要为薄膜太阳能电池与玻璃结合后的本色,市场存在的彩色的bipv均是在薄膜太阳能电池盖板内部或者外部附加单层或多层的彩色功能层、或者采用化学着色方法,明显增加了制作步骤,提高了成本,且损失电池的光电转换效率;本实用新型将赋予薄膜太阳能电池本身前电极结构层具有色彩,同时保障薄膜太阳能电池的整体性能。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种可实现多种颜色的薄膜太阳能电池用前电极,其本身即可实现携带颜色,颜色易于调节,并可实现多种颜色,同时保障薄膜太阳能电池的整体结构及性能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种可实现多种颜色的薄膜太阳能电池用前电极,包括玻璃基板,其特征在于,其特征在于,玻璃基板上依次由制有tco透明导电膜f1、界面膜f2层、金属透明导电膜f3层、界面膜f4层、tco透明导电膜f5的复合叠加层。

进一步的,tco透明导电膜f1层和tco透明导电膜f5层的厚度为20~70nm;

进一步的,界面膜f2层和界面膜f4层的厚度为1~5nm。

进一步的,金属透明导电膜f3层的厚度为3~25nm。

本发明技术方案中的各个薄层均可以采用现有的磁控溅射工艺制作。

本实用新型的上述技术方案的机理如下:

1、根据薄膜干涉理论,当膜的厚度等于入射光在该媒质中波长的1/4时,在薄膜两个面上反射光的光程恰好等于半个波长,从而相互干涉而抵消,这就大大减少了光的反射损失,增强了透射光的强度,起到了增透作用。选择合适的薄膜折射率n和厚度d值,就可以起到很好的增透作用。因此,利用金属膜的高导电性和透明膜的增透作用,纳米多层膜中的每层各自发挥其优势。因此,tco透明导电膜f1层+金属透明导电膜f3层+tco透明导电膜f5层的结构电学性能优异,同时具有增透作用,透光率较高。

2、由于不同成分的tco透明导电膜f1、f5层,折射率不同,与不同成分的金属透明导电膜f3层结合,多层干涉堆叠改变了复合薄膜的反射光谱,使得电池可以呈现多种彩色外观。

3、由于不同膜厚的tco透明导电膜f1、f5层,与不同膜厚的金属透明导电膜f3层结合,折射率发生改变,干涉堆叠后可以调节前电极的反射光谱,同样,使得电池可以呈现多种彩色外观。

4、s3界面膜f2层:1.起到保护作用,将tco透明导电膜f1层,与金属透明导电膜f3层隔离开,避免金属膜被tco薄膜氧化,影响导电性;2.起到缓冲作用,作为金属层的下面生长一层缓冲层,对金属薄膜的生长和光学特性的提高都有利。

5、s4金属透明导电膜f3层厚度较小,因此兼具高导电与透光性,提高了前电极的整体导电性能,利于载流子传输。

6、界面膜f4层:1.起到保护作用,将tco透明导电膜f1层,与金属透明导电膜f3层隔离开,避免金属膜被tco薄膜氧化,影响导电性;2.起到缓冲,连续金属膜作用,作为金属层的上面生长一层缓冲层,防止金属膜较薄岛状生长不连续,对金属薄膜的生长和光学特性的提高都有利。

本实用新型的有益效果是:

1、使得电池可以呈现需要的彩色外观。

2、现有前电极主要采用azo薄膜,azo薄膜的厚度高达1200nm,才能实现较好的光电性能指标,需要耗费大量的高纯zn、al材料,制造成本较高,镀膜时间较长。本实用新型制备的前电极总厚度≤175nm,可在室温下获得,镀膜时间缩短,制造成本降低。

3、tco透明导电膜f1层+金属透明导电膜f3层+tco透明导电膜f5层的结构电学性能优异,同时具有增透作用,透光率较高,提高了前电极的整体导电性能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明:

图1是本实用新型制备得到的具有颜色的前电极结构示意图。

图2是本实用新型实施例1淡蓝色的薄膜太阳能电池前电极样片及透光图谱。

图3是本实用新型实施例2淡灰色的薄膜太阳能电池前电极样片及透光图谱。

图4是本实用新型实施例3绿色的薄膜太阳能电池前电极样片及透光图谱。

具体实施方式

一种可实现多种颜色的薄膜太阳能电池用前电极,包括玻璃基板,玻璃基板上依次由制有tco透明导电膜f1、界面膜f2层、金属透明导电膜f3层、界面膜f4层、tco透明导电膜f5的复合叠加。

进一步的,tco透明导电膜f1层和tco透明导电膜f5层的厚度为20~70nm;

进一步的,界面膜f2层和界面膜f4层的厚度为1~5nm。

进一步的,金属透明导电膜f3层的厚度为3~25nm。

实施例一

如图1所示,本实用新型提供一种可实现多种颜色的薄膜太阳能电池用前电极的制备方法,包括以下步骤:

s1、取超白浮法玻璃作为玻璃基底s,去除玻璃基底表面污物,并对玻璃基底表面进行活化;

具体为:采用离子源溅射法,通入ar气流量为35sccm,轰击玻璃基底s,工作压强为0.6pa,功率为50w,时间30min;

s2、采用磁控溅射工艺,在玻璃基底顶面沉积tco透明导电膜f1层;tco透明导电膜f1层为azo薄膜;

具体为:采用直流磁控溅射法,azo靶(al2o3:zno=1.5%~2.5%:99.5%~98.5%),通入ar气流量为35sccm,在玻璃基底s的顶面沉积tco透明导电膜f1层;采用工作压强为0.3pa~0.5pa,功率为150~250w,沉积f1层的厚度为30nm;

s3、采用磁控溅射工艺在f1层顶面沉积界面膜f2层,界面膜f2层为nicr薄膜;

具体为:采用射频磁控溅射法,nicr靶,通入ar气流量为55sccm,在f1的顶面沉积界面膜f2层;采用工作压强为0.5pa,功率为20w,沉积f2层的厚度为3nm;

s4、采用磁控溅射工艺在f2层顶面沉积金属透明导电膜f3层,金属透明导电膜f3层为al薄膜;

具体为:采用射频磁控溅射法,al靶,通入ar气流量为55sccm,在f2的顶面沉积界面膜f3层;采用工作压强为0.8pa,功率为30w,沉积f3层的厚度为20nm;

s5、采用磁控溅射工艺在f3层顶面沉积界面膜f4层,界面膜f4层为nicr薄膜;

具体为:采用射频磁控溅射法,nicr靶,通入ar气流量为55sccm,在f3的顶面沉积界面膜f4层;采用工作压强为0.5pa,功率为20w,沉积f4层的厚度为3nm;

s6、采用磁控溅射工艺,在f4层顶面沉积tco透明导电膜f5,tco透明导电膜f5层为azo薄膜;

具体为:采用直流磁控溅射法,azo靶(al2o3:zno=1.5%~2.5%:99.5%~98.5%),通入ar气流量为35sccm,在f4的顶面沉积tco透明导电膜f5层;采用工作压强为0.3pa~0.5pa,功率为150~250w,沉积f5层的厚度为30nm;

最终得到淡蓝色的薄膜太阳能电池前电极,结果见图2。

实施例二

如图1所示,本实用新型提供一种可实现多种颜色的薄膜太阳能电池用前电极的制备方法,包括以下步骤:

s1、取超白浮法玻璃作为玻璃基底s,去除玻璃基底表面污物,并对玻璃基底表面进行活化;

具体为:采用离子源溅射法,通入ar气流量为35sccm,轰击玻璃基底s,工作压强为0.6pa,功率为50w,时间30min;

s2、采用磁控溅射工艺,在玻璃基底顶面沉积tco透明导电膜f1层;tco透明导电膜f1层为ito薄膜;

具体为:采用直流磁控溅射法,gzo靶(ga2o3:zno=0.5%~1.5%:99.5%~98.5%),通入ar气流量为35sccm,在玻璃基底s的顶面沉积tco透明导电膜f1层;采用工作压强为0.1pa~0.3pa,功率为100~200w,沉积f1层的厚度为45nm;

s3、采用磁控溅射工艺在f1层顶面沉积界面膜f2层,界面膜f2层为欠氧的zno薄膜;

具体为:采用射频磁控溅射法,zn靶,通入o2气流量为5sccm,ar气流量为55sccm,在f1的顶面沉积界面膜f2层;采用工作压强为0.8pa,功率为10w,沉积f2层的厚度为2nm;

s4、采用磁控溅射工艺在f2层顶面沉积金属透明导电膜f3层,金属透明导电膜f3层为ag薄膜;

具体为:采用射频磁控溅射法,ag靶,通入ar气流量为55sccm,在f2的顶面沉积界面膜f3层;采用工作压强为0.5pa,功率为20w,沉积f3层的厚度为10nm;

s5、采用磁控溅射工艺在f3层顶面沉积界面膜f4层,界面膜f4层为欠氧的zno薄膜;

具体为:采用射频磁控溅射法,zn靶,通入o2气流量为5sccm,ar气流量为55sccm,在f3的顶面沉积界面膜f4层;采用工作压强为0.8pa,功率为10w,沉积f4层的厚度为2nm;

s6、采用磁控溅射工艺,在f4层顶面沉积tco透明导电膜f5,tco透明导电膜f5层为gzo薄膜;

具体为:采用直流磁控溅射法,gzo靶(ga2o3:zno=0.5%~1.5%:99.5%~98.5%),通入ar气流量为35sccm,在f4的顶面沉积tco透明导电膜f5层;采用工作压强为0.1pa~0.3pa,功率为100~200w,沉积f1层的厚度为45nm;

最终得到淡灰色的薄膜太阳能电池前电极,结果见图3。

实施例三

如图1所示,本实用新型提供一种可实现多种颜色的薄膜太阳能电池用前电极的制备方法,包括以下步骤:

s1、取超白浮法玻璃作为玻璃基底s,去除玻璃基底表面污物,并对玻璃基底表面进行活化;

具体为:采用离子源溅射法,通入ar气流量为35sccm,轰击玻璃基底s,工作压强为0.6pa,功率为50w,时间30min;

s2、采用磁控溅射工艺,在玻璃基底顶面沉积tco透明导电膜f1层;tco透明导电膜f1层为bzo薄膜;

具体为:采用直流磁控溅射法,bzo靶(b2o3:zno=1.0%~2.5%:99.5%~98.5%),通入ar气流量为35sccm,在玻璃基底s的顶面沉积tco透明导电膜f1层;采用工作压强为0.3pa~0.9pa,功率为200~250w,沉积f1层的厚度为60nm;

s3、采用磁控溅射工艺在f1层顶面沉积界面膜f2层,界面膜f2层为欠氧的tio2薄膜;

具体为:采用射频磁控溅射法,ti靶,通入o2气流量为6sccm,ar气流量为55sccm,在f1的顶面沉积界面膜f2层;采用工作压强为0.5pa,功率为15w,沉积f2层的厚度为3nm;

s4、采用磁控溅射工艺在f2层顶面沉积金属透明导电膜f3层,金属透明导电膜f3层为cu薄膜;

具体为:采用射频磁控溅射法,cu靶,通入ar气流量为55sccm,在f2的顶面沉积界面膜f3层;采用工作压强为0.9pa,功率为20w,沉积f3层的厚度为15nm;

s5、采用磁控溅射工艺在f3层顶面沉积界面膜f4层,界面膜f4层为欠氧的tio2薄膜;

具体为:采用射频磁控溅射法,ti靶,通入o2气流量为6sccm,ar气流量为55sccm,在f3的顶面沉积界面膜f4层;采用工作压强为0.5pa,功率为15w,沉积f2层的厚度为3nm;

s6、采用磁控溅射工艺,在f4层顶面沉积tco透明导电膜f5,tco透明导电膜f5层为bzo薄膜;

具体为:采用直流磁控溅射法,bzo靶(b2o3:zno=1.0%~2.5%:99.5%~98.5%),通入ar气流量为35sccm,在f4层的顶面沉积tco透明导电膜f4层;采用工作压强为0.3pa~0.9pa,功率为200~250w,沉积f1层的厚度为60nm;

最终得到绿色的薄膜太阳能电池前电极,结果见图4。

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。

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