[发明专利]I-III-IV族化合物太阳能电池用二氧化硅阻隔层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，具体涉及一种I-III-IV族化合物太阳能电池用二氧化硅阻隔层的制备方法。

背景技术

通常情况下，I-III-VI族化合物太阳能电池是在被沉积在含钠的玻璃上的，制备温度约为550℃。制备在柔性基底上的I-III-VI族化合物太阳能电池效率最高的为制备在不锈钢基底上的铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池，其效率可达17.4％。根据热膨胀系数，Kovar合金(Fe/Ni/Co合金)与钼的匹配最好，而钛箔与CIGS吸收层的热膨胀系数匹配最好。

柔性I-III-VI族化合物太阳能电池的效率记录目前是采用不锈钢为基底，其原因主要是因为不锈钢耐高温，可加热至1000℃以上；同时其在膨胀系数方面与CIGS电池材料的膨胀率相近，保证了基底与电池有比较好的附着力。但是不锈钢为导电金属，所以必须要在其上加一层阻隔层，一则可以防止各串联电池被基底导通；二则可以防止Fe、Cr等杂原子通过热扩散进入吸收层，其将会对吸收层效率产生严重的毒害作用，使效率降低。不锈钢衬底中含有大量的Fe，而Fe等杂质的扩散对半导体器件的性能有很大的影响。少量的Fe掺杂(低于6.65％)在CIGS中可形成Fe_Cu(FeInSe₂)，Fe_ln(CuFeSe₂)等替位缺陷，而Fe_Cu的形成能低于Fe_In，易于以FeInSe₂相形式存在。而薄膜体内存在深能级缺陷Fe_Cu，会形成有效的复合中心，将直接增大电池吸收层的体内复合，大大降低载流子迁移率及寿命。

目前主要用作阻隔层的材料有SiO_x和Al₂O₃，就成本和阻隔效率而言SiO_x的综合性能更优一些。一般阻隔层的厚度为3μm，但是即使有阻隔层的存在，由于厚度有限，始终会有相当的Fe等杂原子扩散入吸收层，使电池效率降低，因此，以不锈钢为衬底的CIGS电池的最高效率为17.4％，相比玻璃衬底的CIGS电池的效率记录19.9％还有一定差距。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术之缺陷，提供一种I-III-IV族化合物太阳能电池用二氧化硅阻隔层的制备方法。

本发明是这样实现的，提供一种I-III-IV族化合物太阳能电池用二氧化硅阻隔层的制备方法，其包括如下步骤：

配制正硅酸烷基酯的酸催化溶液，所述正硅酸烷基酯的酸催化溶液包含摩尔比为1∶(1～5)∶(0.5～3)∶(0.001～0.1)的正硅酸烷基酯、异丙醇、H₂O和HCl；

将所述正硅酸烷基酯的酸催化溶液放置0.5～6h，然后加入NH₄OH溶液，获得硅溶胶，其中，所述硅溶胶中正硅酸烷基酯、异丙醇、H₂O和HCl的摩尔比为1∶(3～9)∶(1～6)∶(0.001～0.1)，所述NH₄OH与HCl的摩尔比为1∶1～4∶1；

在异丙醇气氛中将硅溶胶涂覆在介质上；

将上述涂敷硅溶胶后的介质继续在异丙醇气氛中老化5～75min，然后浸泡在异丙醇溶液中老化，获得老化的凝胶薄膜；

将老化的凝胶薄膜升温干燥，升温速率为10～180℃/s，升温至150～500℃后保持10～75min，获得所述I-III-IV族化合物太阳能电池用二氧化硅阻隔层。

本发明I-III-IV族化合物太阳能电池用二氧化硅阻隔层的制备方法，工艺设备简单，过程温度低，能够有效的控制薄膜的微观结构。该二氧化硅阻隔层对比相同厚度的二氧化硅阻隔层，由于孔洞的存在使扩散路径增加的，扩散通路的截面积减少，增加了阻隔层的阻隔效率，保证了I-III-IV族化合物太阳能电池吸收层不会受到衬底杂原子扩散的影响。

附图说明

图1是本发明实施例的I-III-IV族化合物太阳能电池用二氧化硅阻隔层的结构示意图；

图2是本发明实施例1制备的I-III-IV族化合物太阳能电池用二氧化硅阻隔层的扫描电镜图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。