本发明涉及太阳能电池领域，具体涉及一种薄膜太阳能电池及其制作方法。
背景技术：
薄膜太阳能电池由于其不受资源环境限制、透光性强、发电时间长、产业链短、成本低、回收期短、受温度变化影响小、应用领域广等优点，已成为太阳能电池发展的主流。薄膜太阳能电池包括背电极层、吸收层、缓冲层、窗口层等膜层。目前薄膜太阳能电池的制作工艺通常采用干湿法混合的工艺，缓冲层采用湿法成膜(如，化学水浴沉积)法形成，其他膜层一般采用干法成膜工艺形成。但是，由于湿法成膜时需要进行复杂的溶液制备，因而导致工艺繁复，生产效率较低；且制备完成后，剩余的废液容易造成污染。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种薄膜太阳能电池及其制作方法，以提高生产效率，减少污染。
为了解决上述技术问题之一，本发明提供一种薄膜太阳能电池的制作方法，包括利用干法成膜工艺进行的以下步骤：
在基底上形成背电极层；
在所述背电极层上形成吸收层；
在所述吸收层上形成缓冲层；
在所述缓冲层上形成窗口层。
优选地，所述干法成膜工艺为磁控溅射工艺。
优选地，在形成所述背电极层的步骤中：磁控溅射电源为直流电源，溅射靶的材料包括钼，溅射气体包括氩气，溅射功率在150W～250W之间，溅射气压在0.2Pa～0.6Pa之间。
优选地，在形成所述吸收层的步骤中：磁控溅射电源为射频电源，溅射靶的材料包括铜铟镓硒，溅射气体包括氩气，溅射气压在0.3Pa～0.8Pa之间，溅射功率在150W～250W之间。
优选地，在形成所述缓冲层的步骤中：磁控溅射电源为射频电源，溅射靶的材料包括硫化锌，溅射气体包括氩气，溅射气压在0.3Pa～0.8Pa之间，溅射功率在150W～250W之间。
优选地，在形成所述窗口层的步骤中：磁控溅射电源为射频电源，溅射靶的材料包括铝掺杂的氧化锌，溅射气体包括氩气，溅射气压在0.2Pa～0.5Pa之间，溅射功率在200W～270W之间。
优选地，所述溅射靶的材料包括氧化锌和三氧化二铝，所述氧化锌的摩尔百分比在97％～98％之间，所述三氧化二铝的摩尔百分比在2％～3％之间。
优选地，所述制作方法还包括：对所述窗口层进行退火，退火温度在300℃～400℃之间。
优选地，在形成吸收层、缓冲层和窗口层的步骤中，均利用掩膜板在所述背电极层的预定区域进行遮挡，以使所述吸收层、缓冲层和窗口层形成后，所述预定区域被裸露出来；
所述制作方法还包括：
在所述背电极层的所述预定区域上形成第一输出电极；
在所述窗口层上形成第二输出电极。
优选地，在所述背电极层的预定区域上形成第一输出电极的步骤包括：
利用喷墨打印的方法在所述预定区域打印混合有金属颗粒的第一溶液，所述金属颗粒的粒径为纳米级；
对所述第一溶液进行固化，以形成金属材料的第一输出电极。
优选地，在所述窗口层上形成第二输出电极的步骤包括：
利用喷墨打印的方法在所述窗口层上打印混合有金属颗粒的第二溶液，所述金属颗粒的粒径为纳米级；
对所述第二溶液进行固化，以形成金属材料的第二输出电极。
相应地，本发明还提供一种薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池利用本发明提供的上述制作方法制得。
本发明在制作薄膜太阳能电池时，利用干法成膜工艺形成薄膜太阳能电池的背电极层、吸收层、缓冲层和窗口层，和现有技术干湿法工艺混合的方法相比，干法成膜的工艺较简单，生产效率较高，适用于大规模生产；也不会产生废液污染；并且，形成的膜层的界面缺陷较少、质量较高。其中，当干法成膜工艺具体采用磁控溅射工艺时，直接对溅射靶进行溅射即可，可控性更好。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的实施例中提供的薄膜太阳能电池的制作方法流程图；
图2至图6是在制作薄膜太阳能电池时形成的结构变化示意图。
其中，附图标记为：
1、基底；2、背电极层；3、吸收层；4、缓冲层；5、窗口层；6、第一输出电极；7、第二输出电极。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一方面，提供一种薄膜太阳能电池的制作方法，如图1所示，所述制作方法包括利用干法成膜工艺进行的以下步骤：
S1、在基底1上形成背电极层2(如图2所示)；可选地，基底1采用硅基底，背电极层2为钼膜层。另外，在形成背电极层2之前还可以对基底1进行清洗，以防止背电极层2中掺入杂质。
S2、在背电极层2上形成吸收层3(如图3所示)；可选地，吸收层3为吸收率高、稳定性好的铜铟镓硒(CIGS)膜层。
S3、在吸收层3上形成缓冲层4(如图4所示)；可选地，缓冲层4为硫化锌(ZnS)膜层。
S4、在缓冲层4上形成窗口层5(如图5所示)；可选地，窗口层5为铝掺杂的氧化锌(ZAO)膜层。可以理解，吸收层3、缓冲层4和窗口层5构成了PN结，当光线照射到PN结上时，产生了电子空穴对，在PN结电场作用下，电子和空穴在P区和N区之间流动，N区形成过剩的电子积累、P区形成过剩的空穴的积累，从而建立一P区为正N区为负的光生电动势(光生电压)，接入负载后形成光生电流。
由于本发明在制作薄膜太阳能电池时，背电极层2、吸收层3、缓冲层4和窗口层5均采用干法成膜工艺制成，和现有技术干湿法工艺混合的方法相比，本发明进行干法成膜时，不需要进行溶液的配置，因此，本发明的制作方法能够简化工艺步骤，且不同膜层通过相同的成膜工艺进行，从而使得不同膜层制备之间的连续性好，进而提高生产效率；并且，利用干法成膜时也不会产生废液污染。另外，和湿法成膜工艺相比，干法成膜工艺形成的膜层中的缺陷较少，从而提高薄膜太阳能电池的质量。
优选地，所述干法成膜工艺为磁控溅射工艺。利用磁控溅射工艺成膜时，直接利用溅射气体轰击溅射靶即可，无需进行复杂的化学反应，可控性强，可以适用于大规模的生产。
具体地，在步骤S1中：磁控溅射工艺所采用的磁控溅射电源为直流电源，溅射靶的材料包括钼(Mo)，溅射气体包括氩气(Ar)，从而溅射形成钼电极层。其中，溅射功率在150W～250W之间，溅射气压在0.2Pa～0.6Pa之间。在溅射过程中，具体可以通过控制溅射时间，以溅射形成膜厚为80nm～120nm的背电极层2。
在步骤S2中：磁控溅射工艺所采用的磁控溅射电源为射频电源，溅射靶的材料包括铜铟镓硒(CIGS)，溅射气体包括氩气，从而溅射形成铜铟镓硒(CIGS)膜层作为吸收层3，利用铜铟镓硒膜层作为吸收层3能够使得薄膜太阳能电池的稳定性更高、抗辐射性能更好、转换效率更高。其中，氩气的气体流量在20sccm～40sccm之间，溅射气压在0.3Pa～0.8Pa之间，溅射功率在150W～250W之间。在溅射过程中，具体可以通过控制溅射时间，以形成膜厚为380nm～420nm的铜铟镓硒吸收层3。
在步骤S3中：磁控溅射工艺所采用的磁控溅射电源为射频电源，溅射靶的材料包括硫化锌(ZnS)，溅射气体包括氩气，以溅射形成硫化锌(ZnS)膜层作为缓冲层4。其中，溅射气压在0.3Pa～0.8Pa之间，溅射功率在150W～250W之间。和现有技术中利用化学水浴等湿法成膜工艺形成硫化镉(CdS)缓冲层或硒化镉(CdSe)缓冲层相比，利用磁控溅射工艺形成硫化锌缓冲层4不仅使得制作工艺更简单、可控，而且还减少了污染。在溅射过程中，具体可以通过控制溅射时间，以形成厚度为80nm～120nm的硫化锌缓冲层4。
在步骤S4中：磁控溅射工艺所采用的磁控溅射电源为射频电源，溅射靶的材料包括铝掺杂的氧化锌，溅射气体包括氩气，以形成铝掺杂的氧化锌(ZAO)膜层作为窗口层5。其中，溅射气压在0.2Pa～0.5Pa之间，溅射功率在200W～270W之间，所述溅射靶的材料具体包括氧化锌(ZnO)和三氧化二铝(Al2O3)，氧化锌的摩尔百分比在97％～98％之间，三氧化二铝的摩尔百分比在2％～3％之间。溅射过程中，通过控制溅射时间，以形成厚度为380nm～420nm的窗口层5。
为了释放窗口层5内部的应力，所述制作方法还包括：对窗口层5进行退火，退火温度在300℃～400℃之间，以提高窗口层5的质量，且窗口层5经过退火后的导电性和透光性有所提高。
进一步地，所述制作方法还包括形成输出电极的步骤，具体地，在步骤S2、步骤S3和步骤S4中，均利用掩膜板在背电极层2的预定区域进行遮挡，以使吸收层3、缓冲层4和窗口层5形成后，所述预定区域被裸露出来。所述预定区域具体为靠近背电极层2边缘的区域(如图6中背电极层2的右侧部分)。所述制作方法还包括：
在背电极层2的预定区域上形成第一输出电极6。该步骤具体包括：利用喷墨打印的方法在所述预定区域打印混合有金属颗粒的第一溶液，所述金属颗粒的粒径为纳米级；之后，对所述第一溶液进行固化，以形成金属材料的第一输出电极6。其中，为了能够形成粒径较小的纳米颗粒，所述金属颗粒可以采用纳米银颗粒，所述第一溶液采用纳米银颗粒与去离子水、乙醇等溶剂混合形成的导电墨水。
在窗口层5上形成第二输出电极7。该步骤具体包括：利用喷墨打印的方法在窗口层5上打印混合有金属颗粒的第二溶液，所述金属颗粒的粒径为纳米级；之后，对所述第二溶液进行固化，以形成金属材料的第二输出电极7。其中，第二输出电极7的材料可以与第一输出电极6的材料相同，即，所述第二溶液与所述第一溶液相同。
利用喷墨打印形成第一输出电极6和第二输出电极7的方法简单方便；且无需使用掩膜板，降低了生产成本。
下面结合图2至图6介绍薄膜太阳电池的制作方法的几个具体实施例。
实施例1
第一步，提供基底1，并对基底1进行清洗。
第二步，利用磁控溅射工艺在基底1上形成背电极层2，如图2所示。该步骤中磁控溅射工艺采用的磁控溅射电源为直流电源，溅射靶的材料包括钼(Mo)，溅射气体包括氩气(Ar)，溅射功率为150W，溅射气压为0.2Pa，溅射形成膜厚为80nm的钼电极层。
第三步，利用掩膜板对背电极层2的预定区域进行遮挡，并采用磁控溅射工艺在背电极层2上溅射形成吸收层3(如图3所示)。该步骤中磁控溅射工艺采用的磁控溅射电源为射频电源，溅射靶的材料包括铜铟镓硒(CIGS)，溅射气体包括氩气，气体流量为20sccm，溅射气压为0.3Pa，溅射功率为150W，基底1温度为550℃，溅射形成膜厚为380nm的铜铟镓硒吸收层3。
第四步，利用掩膜板对所述预定区域进行遮挡，并采用磁控溅射工艺在吸收层3上溅射形成缓冲层4，如图4所示。该步骤中磁控溅射工艺采用的磁控溅射电源为射频电源，溅射靶的材料包括硫化锌(ZnS)，溅射气体包括氩气，溅射气压为0.3Pa，溅射功率为150W，溅射形成膜厚为80nm的硫化锌缓冲层4。
第五步，利用掩膜板对所述预定区域进行遮挡，并采用磁控溅射工艺在缓冲层4上溅射形成窗口层5，如图5所示。该步骤中，磁控溅射工艺采用的磁控溅射电源为射频电源，溅射靶的材料包括ZAO，更具体地，所述溅射靶的材料包括：(ZnO)0.97(Al2O3)0.03，溅射气体包括氩气，溅射气压为0.3Pa，溅射功率为200W，以溅射形成铝掺杂的氧化锌(ZAO)膜层作为窗口层5，窗口层5的厚度为380nm。之后对窗口层5进行退火，退火温度为300℃，从而提高窗口层5的透光率和导电性。
第六步，将纳米银颗粒与去离子水、乙醇等溶剂混合形成导电墨水；然后在背电极层2的预定区域和窗口层5喷墨打印所述导电墨水；之后对所述导电墨水进行固化，形成第一输出电极6和第二输出电极7。
需要说明的是，第一步至第五步中的磁控溅射工艺均在真空腔室中进行，具体地，形成每个膜层时，均在工艺腔室的真空度达到8.0×10E-4Pa时开始进行溅射成膜；并且，在每次溅射成膜前，均先通入纯净的氩气预溅射10分钟左右来清洗所述溅射靶，防止所述溅射靶上的杂质掺入待形成的膜层中。
实施例2
本实施例与实施例1的方法类似，这里仅对实施例2与实施例1的区别进行描述。
利用磁控溅射工艺形成背电极层2时，溅射功率为250W，溅射气压为0.6Pa，形成的背电极层2厚度为120nm。
利用磁控溅射工艺形成吸收层3时，氩气的气体流量为40sccm，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为250W，形成的吸收层3厚度为420nm。
利用磁控溅射工艺形成缓冲层4时，溅射气压为0.8Pa，溅射功率为200W，形成的缓冲层4的厚度为120nm。
利用磁控溅射工艺形成窗口层5时，溅射气压为0.5Pa，溅射功率为270W，所述溅射靶的材料包括：(ZnO)0.975(Al2O3)0.025，形成的窗口层5的厚度为420nm。对窗口层5退火时，退火温度为400℃。
实施例3
本实施例与实施例1的方法类似，这里仅对实施例3与实施例1的区别进行描述。
利用磁控溅射工艺形成背电极层2时，溅射功率为200W，溅射气压为0.3Pa，形成的背电极层2厚度为100nm。与实施例1和实施例2相比，本实施例中在此条件下能够形成表面更加平整，均一性更高，导电性更好的背电极层2。
利用磁控溅射工艺形成吸收层3时，氩气的气体流量为25sccm，溅射气压为0.4Pa，溅射功率为200W，溅射形成膜厚为400nm的铜铟镓硒吸收层3。与实施例1和实施例2相比，本实施例中在此条件下形成的铜铟镓硒吸收层3的膜层缺陷更少、稳定性更好。
利用磁控溅射工艺形成缓冲层4时，溅射气压为0.4Pa，溅射功率为200W，溅射形成膜厚为100nm的硫化锌缓冲层4。与实施例1和实施例2相比，本实施例中在此条件下形成的硫化锌缓冲层4的缺陷更少、均一性更好。
利用磁控溅射工艺形成窗口层5时，溅射气压为0.2Pa，所述溅射靶的材料包括(ZnO)0.98(Al2O3)0.02，溅射功率为255W，窗口层5的厚度为400nm。对窗口层5退火时的退火温度为350℃。与实施例1和实施例2相比，本实施例中在此条件下形成的窗口层5导电性更好、透光率在85％以上，从而能够提高薄膜太阳能电池的光吸收率。
作为本发明的另一方面，通过一种薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池采用上述制作方法制得。
以上为对本发明提供的薄膜太阳能电池及其制作方法的描述，可以看出，本发明在制作薄膜太阳能电池时，利用干法成膜工艺形成薄膜太阳能电池的背电极层、吸收层、缓冲层和窗口层，和现有技术干湿法工艺混合的方法相比，干法成膜的工艺较简单，生产效率较高，适用于大规模生产；也不会产生废液污染；并且，形成的膜层的界面缺陷较少、质量较高。其中，当干法成膜工艺具体采用磁控溅射工艺时，直接设置溅射靶的材料，再对溅射靶溅射即可，无需进行复杂的反应，可控性更好。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。