提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法及光伏电池与流程

本发明涉及太阳能技术领域，具体而言，涉及一种提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法及光伏电池。

背景技术：

铜铟镓硒薄膜太阳能组件结构中，综合考虑热膨胀系数、晶格常数匹配以及接触电阻等因素，钼金属层被普遍用作铜铟镓硒薄膜的沉积衬底和组件的背电极。钼层通常是利用真空磁控溅射沉积镀膜的方法得到，然后在钼层表面进行铜铟镓硒膜层制备。

铜铟镓硒吸收层作为铜铟镓硒薄膜太阳能组件的核心层，其与钼层的界面性质会对整个薄膜太阳能组件性能产生影响。作为制备高质量铜铟镓硒薄膜的主流方法之一，共蒸发沉积方法被广泛应用于铜铟镓硒薄膜太阳能组件的研究和生产中。共蒸发沉积方法是指利用电阻加热的方式将铜、铟、镓、硒四种材料熔化，在高真空环境下，以一定的角度和距离向加热的基底表面进行蒸发，蒸发的粒子在钼层表面进行沉积生长，形成铜铟镓硒薄膜。共蒸发沉积方法具有沉积速率快、重复性好和过程控制性强等优点。

但是，利用共蒸发沉积方法，在钼层表面沉积生长铜铟镓硒薄膜。由于加热蒸发出来的铜、铟、镓、硒的粒子能量不高，使得铜铟镓硒膜层在钼层表面的接触方式是平面式接触，附着力并不强。这可能会影响铜铟镓硒膜层与钼层的界面性能，影响铜铟镓硒薄膜太阳能组件生产的后续工艺以及最终的组件性能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法，其能够提高背电极层表面和太阳能吸收层之间的附着力，以解决现有技术中铜铟镓硒膜层在钼层表面附着力较低，导致铜铟镓硒膜层与钼层的界面性能降低的技术问题。

本发明的实施例是这样实现的：

一种提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法，包括以下步骤：

s1，对背电极层的表面进行处理，以使所述背电极层表面原子活性提高；

s2，在所述背电极层上，通过沉积工艺形成吸收层。

进一步地，在步骤s1中，对所述背电极层的表面进行干法刻蚀或湿法刻蚀。

进一步地，所述干法刻蚀包括以下的步骤：

将背电极层放置在刻蚀设备中；

在刻蚀设备内通入气体，气体在刻蚀设备中生成等离子体；

所述等离子体对背电极层表面进行干法刻蚀。

进一步地，所述气体为氢气、氩气、氧气、四氟化碳、四氯化碳中的任一种；和/或，

所述气体的流量为10-100sccm，所述干法刻蚀的时间为1-2min。

进一步地，所述湿法刻蚀包括以下的步骤：

用去离子水对背电极层表面进行冲洗；

对背电极层表面进行干燥；

使用氢氟酸对背电极层表面进行刻蚀。

进一步地，所述氢氟酸的质量浓度为7％～9％。

进一步地，在步骤s1之后，还包括以下步骤；

在背电极层的表面形成有凹槽或凸起。

进一步地，在步骤s1之后，还包括以下步骤；

对背电极层的表面上通过真空磁控溅射有可用于所述吸收层沉积的过渡层。

进一步地，所述过渡层的材料为银、铜、铟、镓和硒中的任意一种单质，或铜、铟、镓和硒中至少两种以上的合金或化合物。

一种光伏电池，所述光伏电池由上所述提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法制得。

本发明提供的一种提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法，包括以下步骤：s1，对背电极层的表面进行处理，以使所述背电极层表面原子活性提高；s2，在所述背电极层上，通过沉积工艺形成吸收层。采用上述的方案，对背电极层的表面进行处理，从而能够提高背电极层表面的原子活性，在背电极层的表面沉积吸收层时，吸收层与背电极层表面通过化学键合的作用连接，以增强吸收层在背电极层表面的附着力。以解决现有技术中铜铟镓硒膜层在钼层表面之间附着力较低，导致铜铟镓硒膜层与钼层的界面性能降低的技术问题。

本发明提供的一种光伏电池，所述光伏电池由上所述提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法制得。采用上述的方案，光伏电池包括有背电极层和吸收层，吸收层附着在背电极层的表面，由于，背电极层的表面经过处理，吸收层通过共蒸发沉积方法形成在背电极层的表面，能够使吸收层附着在背电极层上的附着力较强，以使光伏电池的吸光效果更佳。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例得一种提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法的流程图。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为本发明实施例一种提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法的流程图。如图1所示，本发明提供的一种提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法，包括以下步骤：

s1，对背电极层的表面进行处理，以使所述背电极层表面原子活性提高。

在步骤s1中，对所述背电极层的表面进行干法刻蚀或湿法刻蚀。

其中，干法刻蚀可为等离子体刻蚀。

采用干法刻蚀或者是湿法刻蚀的方法对背电极层的表面进行处理，以使背电极层的表面的原子活性提高。

可用射频磁控溅射在基底的表面生成金属钼背电极层。

其中，所述干法刻蚀包括以下的步骤：

将背电极层放置在刻蚀设备中；在刻蚀设备内通入气体，气体在刻蚀设备中生成等离子体；所述等离子体对背电极层表面进行干法刻蚀。

进一步地，所述气体为氢气、氩气、氧气、四氟化碳、四氯化碳中的任一种；和或，

所述气体的流量为10-100sccm，所述干法刻蚀的时间为1-2min。

其中，气体的流量优选为30sccm、50sccm或70sccm。干法刻蚀的时间为1.25min、1.5min或1.75min。

具体地，气体的流量采用10-100sccm，且时间为1-2min，这样用来保障在氢气、氩气、氧气、四氟化碳、四氯化碳中任一种进入到刻蚀设备中，通过刻蚀设备的电离成的等离子体，形成的等离子体在对背电极层表面进行刻蚀时，刻蚀的深度在30-50nm之间，使背电极层表面形成有凹槽不平的面且能够使背电极层表面的原子活性得到提高，便于吸光层的附着。

另外，所述湿法刻蚀包括以下的步骤：

用去离子水对背电极层表面进行冲洗；

对背电极层表面进行干燥；

使用氢氟酸对背电极层表面进行刻蚀。

进一步地，所述氢氟酸的质量浓度为7％～9％。

具体地，使用氢氟酸对背电极层表面进行刻蚀，刻蚀的时间一般为1-3min，优选为1.5min、2min或2.5min。这样用来保障背电极层刻蚀的深度能够保持在30-50nm之间，且氢氟酸的质量浓度为7％～9％，优选为7.5％～8.6％，即可以使背电极层300刻蚀的深度能够得到保障，还避免对材质的浪费。

s2，在所述背电极层上，通过沉积工艺形成吸收层。

在步骤s2中，通过共蒸发沉积方法形成所述吸收层。在背电极层的表面处理完成之后，通过共蒸发沉积方法形成有吸收层，此时，吸收层的原子能够与背电极层表面原子形成有效的化学键合。

所述吸收层的材料为铜铟镓硒。由于钼具有高温抗氧化性，使用寿命长，进而背电极采用的材料为钼；由于铜铟镓硒组成的薄膜光电转化率较高，进而吸收层的材料为铜铟镓硒。

本实施例中，在背电极层的表面沉积吸收层时，由于处理后的背电极层表面原子活性的提高，吸收层在沉积到背电极层表面时，与背电极层表面形成有效的化学键合，以增强吸收层在背电极层表面的附着力。具体来说为原背电极层与吸收层之间的附着力为0.3-0.8n/mm²，改进后背电极层与吸收层之间的附着力为2.7-7.2n/mm²。以解决现有技术中铜铟镓硒膜层在钼层表面之间附着力较低，导致铜铟镓硒膜层与钼层的界面性能降低的技术问题。

在步骤s1之后，还包括以下步骤；

在背电极层的表面形成有凹槽或凸起。

本实施例中，在背电极层上的凹槽或凸起均为多个，多个凹槽或者凸起可均匀布置在背电极层的表面上，也可呈不规则的形式分布在背电极层的表面，由于凹槽和凸起的设置，在背电极层表面形成有吸收层时，背电极层上的凸起或凹槽会和吸收层靠近背电极层的一侧镶嵌在一起，从而使背电极层与吸收层之间的接触为镶嵌式，这样背电极层和吸收层之间的附着力更强。

在步骤s1之后，还包括以下步骤；

对背电极层的表面上通过真空磁控溅射有可用于所述吸收层沉积的过渡层。

本实施例中，通过真空磁控溅射的方式在背电极层的表面溅射有过渡层，过渡层与吸收层的附着效果更佳，这样在过渡层形成之后在通过共蒸发沉积方法形成吸收层，从而能够达到吸收层与背电极层之间附着力增加的目的。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述过渡层的材料为银、铜、铟、镓和硒中任意一者，或铜、铟、镓和硒任意二者以上的合金或化合物。

本实施例中，由于过渡层是通过真空磁溅射的方式沉积，真空磁溅射粒子能量较高，可以与钼背电极层形成较好的接触和附着。另外，过渡层能够作为预制层参与到后续铜铟镓硒吸收层的共蒸发沉积合成的过程，因此能够提高吸收层附着在背电极层的能力。

在上述实施例的基础上，进一步地，所述背电极层的厚度为300-500nm。

本实施例中，使用真空磁控溅射沉积镀膜的方法在基底层表面沉积形成厚度为300-500nm的背电极层。

本发明提供一种光伏组件，所述光伏组件由上所述提高光伏电池背电极与吸收层附着力的方法制备。

其中，光伏组件包括有背电极层和吸收层，吸收层附着在背电极层的表面；在背电极层靠近吸收层的一侧可设置有凹槽，这样，在吸收层通过共蒸发沉积方法形成在背电极层的表面时，吸收层即会有部分镶嵌到背电极层中，进而吸收层稳定的附着在背电极层上；在背电极层上靠近吸收层的一侧还可设置有凸起，这样，在吸收层通过共蒸发沉积方法形成在背电极层的表面时，吸收层即会有部分镶嵌到背电极层中，进而吸收层稳定的附着在背电极层上。

本实施例中，由于，背电极层的表面经过处理，吸收层通过共蒸发沉积方法形成在背电极层的表面，能够使吸收层附着在背电极层上的附着力较强，以使光伏组件的吸光效果更佳。

本发明提供的一种光伏电池，具有如上所述的一种光伏组件。

其中，光伏电池还包括基底、缓冲层、窗口层和本征氧化锌层，本征氧化锌层设置在窗口层和缓冲层之间，且缓冲层设在吸收层和窗口层之间，用于将低晶格失配和保护吸收层，同时窗口层设在本征氧化锌层上，作为前电极。工作时，阳光穿过窗口层、本征氧化锌层、缓冲层，被吸收层吸收产生光生载流子。在内建电场的作用下，光生载流子发生分离，并通过背电极层和窗口层进行传输。由此，实现了太阳能向电能的转换。

缓冲层可为通过水浴法生产的硫化镉(cds)缓冲层，本征氧化锌层可为通过溅射法生成的本征氧化锌高阻层，窗口层可为通过溅射法生成的掺铝氧化锌导电层。

缓冲层用于减缓吸收层和窗口层之间晶格匹配不好而影响电池输出性能的问题，同时能有效地阻止窗口层在制备过程中对吸收层的损伤，可消除由此引起的电池短路现象。低功率溅射的本征氧化锌层有两个作用，一个作用是防止窗口层溅射时对缓冲层的溅射伤害，另外一个作用是高电阻的本征氧化锌层起到防止电池漏电的作用。窗口层用于接收带负电荷的载流子，从而防止光伏电池发电时，因漏电问题导致器件性能下降。

基底的材料可为玻璃、柔性不锈钢或聚酰亚胺薄膜等。当基板选用玻璃时，背电极层通过真空磁控溅射沉积方法生长在基底的表面上；且在背电极层和玻璃之间设置有阻挡层，阻挡层对na离子很好的阻隔性能，防止基板中na在高电压的环境中，进入背电极层中，避免了电势诱导衰减现象的发生；在基板背面镀阻挡层，一般使用氮化硅作为阻挡层，对基板表面形成一层绝缘层，即使光伏组件长时间在潮湿空气中使用，在基板表面也不会形成导电层，即无法与电池内部形成回路，避免了电势诱导衰减现象的发生。

本实施例中，光伏电池具有上述的光伏组件，能够使光伏电池的吸光性能更强，以使光伏电池的发电效果更好。

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。