一种CIGS太阳能电池组件的制作方法

文档序号:15597267发布日期:2018-10-02 19:41阅读:378来源:国知局

本实用新型涉及太阳能电池技术领域,具体涉及一种CIGS(铜铟镓硒)太阳能电池组件。



背景技术:

CIGS太阳能电池由多种膜层构成,主要包括金属导电膜,TCO(透明导电氧化物薄膜)膜层,CdS膜,CIGS膜。TCO膜层用的最多的材料是ITO(掺锡氧化铟)和AZO(掺铝氧化锌),目前的TCO层主要是单层TCO为主,TCO做为电极层,不仅光学透过率要高,电阻率要低,还要与其它材料进行接触。

目前主要采用ITO做CIGS的前电极,ITO薄膜的主要成分是氧化铟,铟是稀有金属,而且地球存储量有限,所以价格较高,但是因为成本高,价格昂贵;也有用AZO做前电极的,AZO薄膜主要成分是氧化锌,其价格只有ITO价格的三分之一左右,但是AZO的导电性和透过性差些,AZO的电阻率在E-3Ω.cm,ITO的电阻率在E-4Ω.cm,ITO电阻率要低一个数量级,如果单纯的用AZO作前电极,电池的串联电阻有明显增加,增加电池的内部损耗,所以电池的光电转换效率有明显的下降对电池的光电转换效率有一定的影响。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题是:现有的CIGS太阳能电池一般都是用ITO或AZO的单层结构作为前电极,单层的ITO作为前电极价格昂贵,而单层的AZO作为前电极的串联电阻率较高,影响光电转换效率。

为了解决上述技术问题,本实用新型提供了一种CIGS太阳能电池组件,包括由下至上依次敷设的基材层、背电极层、吸收层、缓冲层、本征氧化锌层和前电极层,所述前电极层为ITO层和AZO层形成的复合膜层。

进一步地,所述AZO层敷设在本征氧化锌层和ITO层之间。

进一步地,所述基材层为玻璃基板或柔性基板。

进一步地,所述背电极层为金属Mo层,或金属Cr和Mo混合层。

进一步地,所述吸收层为CIGS层。

进一步地,所述缓冲层为CdS层。

进一步地,在所述基材层相对于所述背电极的另一侧敷设有保护层。

进一步地,在所述基材层相对于所述背电极的另一侧敷设有保护层所述保护层为金属Mo层。

进一步地,所述复合膜层的厚度为50-400mm。

进一步地,所述AZO层的厚度小于所述ITO层的厚度。

本实用新型的有益效果:本实用新型提供的CIGS太阳能电池组件,包括由下至上依次敷设的基材层、背电极层、吸收层、缓冲层、本征氧化锌层和前电极层,所述前电极层为ITO层和AZO层形成的复合膜层。本实用新型提供的CIGS太阳能电池组件的前电极层由ITO层和AZO层形成的复合膜层,与单独的ITO层作为前电极相比,能够减少ITO层后的厚度,进而降低ITO层的用料量,能够降低材料成本,进而降低整个电池组件的制造成本,同时ITO层与AZO复合膜层与单独AZO前电极相比,其电阻率更小,进而能够降低电池串联后的电阻,进而可以减小内部损耗,能够提高电池的光电转换效率;本申请提供的CIGS太阳能电池组件既能够降低生产成本,又能保证电池整体的光电转换率不受影响。

附图说明

本实用新型上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1是本实用新型提供的所述CIGS太阳能电池组件的机构示意图。

其中图1中附图标记与部件名称之间的对应关系为:

1、基材层,2、背电极层,3、吸收层,4、缓冲层,5、本征氧化锌层,6、ITO层,7、AZO层,8、保护层。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示,本实用新型提供了一种CIGS太阳能电池组件,包括由下至上依次敷设的基材层1、背电极层2、吸收层3、缓冲层4、本征氧化锌层5和前电极层,所述前电极层为ITO层6和AZO层7形成的复合膜层。

本实用新型提供的CIGS太阳能电池组件,包括由下至上依次敷设的基材层1、背电极层2、吸收层3、缓冲层4、本征氧化锌层5和前电极层,所述前电极层为ITO层6和AZO层7形成的复合膜层。本实用新型提供的CIGS太阳能电池组件的前电极层由ITO层6和AZO层7形成的复合膜层,与单独的ITO层6作为前电极相比,能够减少ITO层6的厚度,进而降低ITO层6的用料量,能够降低材料成本,进而降低整个电池组件的制造成本,同时ITO层6与AZO复合膜层与单独AZO前电极相比,其电阻率更小,进而能够降低电池串联后的电阻,进而可以减小内部损耗,能够提高电池的光电转换效率;本申请提供的CIGS太阳能电池组件既能够降低生产成本,又能保证电池整体的光电转换率不受影响。

优选地,如图1所示,所述AZO层敷设在本征氧化锌层5和ITO层6之间,AZO与所述本征氧化锌(i-ZnO)层5的主要成分均为ZnO(氧化锌),从而能够降低AZO层7与本征氧化锌层5的界面接触电阻,进一步降低前电极层的电阻,从而保证电池整体的光电转换率不受影响。

当然,在本申请中也可以是ITO层6设置在本征氧化锌层5和所述AZO层7之间,其同样能够实现本申请的目的,其宗旨未脱离本实用新型的设计思想,应属于本申请的保护范围。

优选地,所述基材层1为玻璃基板或柔性基板,所述柔性基板可以为塑料基板也可以为不锈钢卷等柔性基板,所述背电极层2为金属Mo层,或金属Cr和Mo混合层,优选地所述被背电极层2为金属Cr和Mo混合层。可选地所述吸收层3为CIGS(铜铟镓硒)层,所述缓冲层4为CdS(硫化镉)层。

优选地,如图1所示,在所述基材层相对于所述背电极的另一侧敷设有保护层8,所述保护层8为金属Mo层,通过金属Mo层来保护基材层。

优选地,本申请中所述复合膜层的厚度为50-400mm,进一步优选地,所述复合膜层的厚度为150mm,这样既能降低整个CIGS电池组件的生产成本,又能保证电池整体的光电转换率不受影响;当然,在本申请中所述复合膜层的厚度也可以是50mm、100mm或400mm,其同样能够实现本申请的目的。

其中本申请中所述AZO层7与所述ITO层6的厚度比例在0-1之间,即所述AZO层7的厚度小于所述ITO层6的厚度;优选地,所述AZO层7与所述ITO层6的厚度比为3:7,上述配比的复合膜层,既降低了所述ITO层6的厚度,节省生产成本,同时由于AZO层7的厚度更小,因此能够降低整个复合膜层的电阻率,进而可以减小内部损耗,能够提高电池的光电转换效率。当然,在本申请中所述AZO层7与所述ITO层6的厚度比也可以为1:10、1:9、2:8或4:6等。

下面说明本申请中所述CIGS太阳能电池组件的生产方法。

AZO层和ITO层都采用PVD的方式进行薄膜的沉积,AZO层和ITO层分别在不同的真空镀膜工艺腔室完成,ITO层需要整体覆盖AZO层,防止因没有覆盖完全造成电池性能的下降。以所述基材层为不锈钢薄片为例,具体的制备方法包括:

对不锈钢薄片进行清洗处理,达到表面光洁无杂质附着;

把不锈钢薄片放入PVD(物理气相沉积)设备,进行背面金属Mo的沉积;

把不锈钢薄片翻面,进行正面金属Cr和Mo的沉积;

把不锈钢薄片放入CIGS蒸发设备,在正面进行CIGS膜层的沉积;

把不锈钢薄片放入化学溶液沉积(CSD)设备,在正面进行CdS膜层的制备;

把不锈钢薄片放入PVD1设备,在正面进行i-ZnO膜层的制备;

把不锈钢薄片放入PVD2设备,在正面进行AZO和ITO膜层的制备。

其中,AZO膜层和ITO膜层制备的特点在于:

一,该制备设备最少具有两个独立的镀膜腔室,镀膜腔室之间必须有隔离装置;

二,该制备设备的镀膜腔室必须要把AZO靶材和ITO靶材安装在不同的镀膜腔室中;

三,该镀膜腔室设计的镀膜顺序应该是先镀AZO膜层,再镀ITO靶材,必须进行连续式镀膜,两层膜沉积之间不能有大气环境;

四,AZO靶材中Al2O3的质量百分比必须在0.2-5%以内,最佳值在1%左右;

五,ITO靶材中SnO2的质量百分比必须在0-15%以内,最佳值在5%左右;

六,AZO和ITO组合膜厚在50-400nm之间,最佳值在150nm左右;

七,AZO和ITO膜厚的比例在0-1之间,最佳值3:7左右;

八,该膜层AZO的电阻率应该在1x10-3Ω.cm到1x10-4Ω.cm之间,ITO的电阻率应该在5x10-3Ω.cm到1x10-4Ω.cm之间;

九,AZO和ITO组合膜层的透过率应该在78-90%之间;

最后把不锈钢薄片进行切割和金属栅线连接,进行封装和电流-电压(IV)测试。

综上所述,本实用新型提供的CIGS太阳能电池组件,包括由下至上依次敷设的基材层、背电极层、吸收层、缓冲层、本征氧化锌层和前电极层,所述前电极层为ITO层和AZO层形成的复合膜层。本实用新型提供的CIGS太阳能电池组件的前电极层由ITO层和AZO层形成的复合膜层,与单独的ITO层作为前电极相比,能够减少ITO层的厚度,进而降低ITO层的用料量,能够降低材料成本,进而降低整个电池组件的制造成本,同时ITO层与AZO复合膜层与单独AZO前电极相比,其电阻率更小,进而能够降低电池串联后的电阻,进而可以减小内部损耗,能够提高电池的光电转换效率;本申请提供的CIGS太阳能电池组件既能够降低生产成本,又能保证电池整体的光电转换率不受影响。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”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,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,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实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连通”、“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;可以是直接连通,也可以通过中间媒介间接连通,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实用新型中的具体含义。此外,在本实用新型的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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