钛箔太阳能电池及其制备方法

文档序号:9565942阅读:614来源:国知局
钛箔太阳能电池及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能电池技术领域,特别涉及一种铁巧太阳能电池及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着人类能源消耗的不断增加,不可再生的能源如化石燃料的耗尽已是亟待解决 的问题。化石能源消耗总量将于约2030年出现拐点,可再生能源的比重将不断上升,其中, 太阳能在未来能源结构中的比重将越来越大,保守估计送一比重于2100年会超过60 %。太 阳能是众多可再生能源中最为丰富的能源,全球太阳光一小时的能量就相当于地球一年的 能耗,远远高于风能、地热、水电、海洋能、生物能等能源。
[0003] 太阳电池的重要发展方向是多用途的柔性基底太阳电池。与常规太阳电池W刚性 材料(玻璃等)作为基底的区别在于,柔性太阳电池的基底材料是柔软、可弯曲的金属巧片 或者有机高分子材料,例如不镑钢巧、铅巧、聚醜亚胺薄膜等。柔性太阳电池是一种高端的 光伏产品,它具有如下明显优势:(1)电池组件可W弯曲,适用于非平面的安装条件;(2)电 池组件轻质,质量比功率高;(3)衬底材料消耗量小,成本低廉。
[0004] 柔性太阳电池脱离了传统的基底材料玻璃,使其具备轻质可弯曲的特性,但同时 也带来了新的问题;柔性金属衬底中大量存在的一些元素,比如Fe,容易在电池制备的高 温工艺中通过金属电极向吸收层扩散,造成吸收层深能级渗杂,极大地影响电池的光电性 能。而送种影响对于钢巧玻璃衬底是几乎可W忽略的。因此,铁巧太阳电池需要一层高度 化学稳定的阻挡层,W防止类似于化的有害元素的扩散。
[0005] 专利CN101268608A公开了一种具有传导性阻挡层和具有铅巧基底的光生伏打器 件。该专利公开的阻挡层适用于铅巧基底,而不适用于其他柔性基底,例如铁巧基底。原因 在于,铁巧基底的热膨胀系数与铅巧不同,因此适用于铅巧的扩散阻挡层不能适应铁巧基 底,送往往会导致扩散阻挡层与铁巧基底的结合力不够。
[0006] 因此,在有效防止铁巧基底衬底的杂质元素在高温工艺中通过金属电极向吸收层 扩散的同时,进一步加强阻挡层与铁巧基底及第一电极层的结合力问题,尚需要进一步探 索。

【发明内容】

[0007] 本发明的主要目的是针对上述现有技术中存在的铁巧太阳能电池的扩散阻挡层 的阻挡效果和结合力不理想的问题,提供一种铁巧太阳能电池及其制备方法,与此同时,本 发明提供一种铁巧太阳能电池扩散阻挡层。
[0008] 为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:
[0009] 铁巧太阳能电池,包括铁巧基底和在铁巧基底上依次形成的扩散阻挡层、第一电 极层、吸收层、缓冲层、第二电极层、减反层和表面电极层,所述扩散阻挡层为H层或H层W 上结构,所述扩散阻挡层的每一层任选由W下组制成:
[0010] A组:铅、钢、铁、媒、铜、铅、银、館、钉、姥、铅、粗、鹤、镶、饿、笛、金或银,或它们的 合金;或
[0011] B组;娃的氮化物、氧化物或碳化物;或
[0012] C组;氮化铁、氮化粗、氮化鹤或氮化铅;
[0013] 所述扩散阻挡层的厚度为IOnm~3000nm。
[0014] 本发明的铁巧太阳能电池,选择多层结构的扩散阻挡层,并甄选扩散阻挡层的组 成,本发明获得的铁巧太阳能电池,其扩散阻挡层能有效防止铁巧的杂质元素进入吸收层, 从而减少送些杂质元素对吸收层的破坏,提高电池的性能。
[0015] 作为优选,前述的铁巧太阳能电池,所述第一电极层为钢薄膜层。
[0016] 作为优选,前述的铁巧太阳能电池,所述扩散阻挡层为H层结构,包括靠近基底 层、中间层和靠近第一电极层。本发明的铁巧太阳能电池,扩散阻挡层通过优选H层结构, 不仅能有效防止铁巧的杂质元素进入吸收层,且与此同时,能够有效提高扩散阻挡层与铁 巧基底和第一电极层的结合力。
[0017] 作为优选,前述的铁巧太阳能电池,所述扩散阻挡层的中间层由氮化铁、氮化粗、 氮化鹤或氮化铅的任一种制成。通过优选中间层的前述组成,可W有效阻止铁巧的杂质元 素在铜钢嫁砸电池的高温制备过程中扩散至吸收层,影响电池的性能。
[0018] 作为优选,前述的铁巧太阳能电池,所述扩散阻挡层的靠近基底层由铁制成。不仅 铁与铁巧的结合力为最佳,而且铁在太阳能电池的高温制备过程中不与砸发生化学反应, 不会影响电池的性能W及膜层的结合力。
[0019] 作为优选,前述的铁巧太阳能电池,所述扩散阻挡层的靠近第一电极层由铁、館或 氮化铁制成。本发明通过优选靠近第一电极层,因铁、館及氮化铁在制备过程中都生长为柱 状晶结构,而钢同样为柱状晶结构,属于同质外延生长类型,能够有效提高扩散阻挡层与第 一电极层的结合力。
[0020] 作为更进一步优选,前述的铁巧太阳能电池,所述靠近基底层由铁制成,所述中间 层由氮化铁制成,所述靠近第一电极层由铁制成,所述扩散阻挡层的厚度为1200nm,所述第 一电极层为钢薄膜层。
[0021] 作为本发明的第二个目的,本发明提供前述铁巧太阳能电池的制备方法,包括如 下步骤:
[0022] (1)铁巧基底进行表面除油处理及表面抛光处理,使所述铁巧基底表面粗糖度达 至IjInm~2000nm;
[0023] (2)在铁巧基底上制备扩散阻挡层,所述制备方法选自化学锥膜法、电化学锥膜 法、化学气相沉积法、蒸锥法或磁控瓣射法的任一种;
[0024] (3)在扩散阻挡层上依次制备第一电极层、吸收层、缓冲层、第二电极层、减反层和 表面电极层。
[0025] 作为本发明的第H个目的,本发明提供铁巧太阳能电池扩散阻挡层,设置于铁巧 基底和第一电极层之间,所述扩散阻挡层为H层或H层W上结构,所述扩散阻挡层的每一 层可任选由W下组制成:
[0026] A组:铅、钢、铁、媒、铜、铅、银、館、钉、姥、铅、粗、鹤、镶、饿、笛、金或银,或它们的 合金;或
[0027] B组;娃的氮化物、氧化物或碳化物;或
[0028] C组;氮化铁、氮化粗、氮化鹤或氮化铅;
[0029] 所述扩散阻挡层的厚度为10皿~3000皿,所述第一电极层为钢薄膜层。
[0030] 作为优选,前述的铁巧太阳能电池扩散阻挡层,所述扩散阻挡层为H层结构,包括 靠近基底层、中间层和靠近第一电极层;所述中间层由氮化铁、氮化粗、氮化鹤或氮化铅的 任一种制成;所述靠近基底层由铁制成;所述靠近第一电极层由铁、館或氮化铁制成。
[0031] 作为进一步优选,前述的铁巧太阳能电池扩散阻挡层,所述靠近基底层由铁制 成,所述中间层由氮化铁制成,所述靠近第一电极层由铁制成,所述扩散阻挡层的厚度为 1200nm。
[0032] 前述铁巧太阳能电池扩散阻挡层,其制备方法可W选自化学锥膜法、电化学锥膜 法、化学气相沉积法、蒸锥法或磁控瓣射法的任一种。
[0033] 前述的铁巧太阳能电池W及铁巧太阳能电池扩散阻挡层,其中的第一电极层,优 选为钢薄膜层。第一电极层的制备方法选自蒸锥法、磁控瓣射法中的任一种。第一电极层 的厚度为SOOnm~3000nm。
[0034] 前述的铁巧太阳能电池W及铁巧太阳能电池扩散阻挡层,其中的吸收层可W选自 铜钢嫁砸薄膜、铜锋锡硫薄膜、铜钢硫薄膜、蹄化領薄膜、染敏太阳能电池薄膜W及有机太 阳能电池薄膜的任一种。吸收层的制备方法可W选自电化学沉积法、纳米晶颗粒涂覆法、蒸 锥法或磁控瓣射法的任一种。
[0035] 前述的铁巧太阳能电池W及铁巧太阳能电池扩散阻挡层,缓冲层选自硫化锋或硫 化領的任一种。缓冲层的制备方法选自溶液法、化学水浴法或磁控瓣射法的任一种。
[0036] 前述的铁巧太阳能电池W及铁巧太阳能电池扩散阻挡层,第二电极层材料选自氧 化锡渗钢、氧化锡渗氣、氧化锋渗铅、氧化锋渗测或氧化锋渗嫁的任一种。第二电极层的制 备方法选自磁控瓣射法、反应瓣射法、电子束蒸发法中的任一种。
[0037] 前述的铁巧太阳能电池W及铁巧太阳能电池扩散阻挡层,减反层材料选自氣化 镇、二氧化铁、氮化娃、二氧化娃、H氧化二铅、氧化镇或二氧化饰的任一种。减反层制备方 法选自为蒸发法、瓣射法或化学法中的任一种。
[003引前述的铁巧太阳能电池W及铁巧太阳能电池扩散阻挡层,表面电极层材料选自 媒、铅、银等。表面电极层的制备方法通常为蒸发法。
[0039] 与现有技术相比,本发明的有益效果是:
[0040] 本发明的铁巧太阳能电池及扩散阻挡层,通过筛选扩散阻挡层的结构及各结构的 组成成分,获得的扩散阻挡层能有效阻挡铁巧的杂质元素进入吸收层,提高电池性能,同 时,能够显著增加扩散阻挡层与铁巧、第一电极层的结合力。
【附图说明】
[0041] 图1是本发明铁巧太阳能电池的结构示意图;
[0042] 图2是实施例1制得的太阳能电池薄膜砸化后的照片;
[0043] 图3是实施例1制得的太阳能电池的扩散阻挡层的邸S测试结果图;
[0044] 图4是对比试验制得的太阳能电池薄膜砸化后的照片。
[004引图1中,1-基底、2-扩散阻挡层,201-靠近基底层,202-中间层,203-靠近第一电 极层,3-第一电极层,4-吸收层,5-缓冲层,6-第二电极层,7-减反层,8-表面电极层。
【具体实施方式】
[0046] 下面结合【具体实施方式】对本发明的上述
【发明内容】
作进一步的详细描述。
[0047] 但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上 述技术思想情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,做出各种替换和变更,均应包括 在本发明的范围内。
[0048] 实施例1本实施例是关于铁巧太阳能电池、扩散阻挡层及制备方法。
[0049] 铁巧太阳能电池,结构为;基底1为铁巧;扩散阻挡层2为H层结构,厚度为 1200nm,其中靠近基底层201为铁,中间层202为氮化铁,靠近第一电极层203为铁;第一电 极层3为钢;吸收层4为铜钢嫁砸薄膜;缓冲层5为硫化領;第二电极层6为氧化锋渗铅; 减反层7为氣化镇;表面电极层8为媒/铅/媒。
[0050] 制备方法:
[0051] (1)铁巧基底1的处理:采用甲醇与浓硫酸的混合溶液进行抛光处理,甲醇:浓硫 酸体积比为1:3,抛光时间为大约400s,电压为大约10V。
[0052] (2)扩散阻挡层2
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