[发明专利]一种薄膜太阳能电池背反电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜太阳能电池背反电极及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展和生活水平的提高，人类对能源的需求大幅度增加，并且更为依赖。作为传统的能源，煤、石油、天然气已不能满足人类长远发展的需求，而太阳能作为一种新型能源，取之不尽，用之不竭，具有安全、清洁、低成本的优点。因此，太阳能电池广泛地应用于生活、工业、军事、太空等各个技术领域，成为能源领域的研发重点。太阳能电池包括硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池和化合物太阳能电池。其中硅太阳能电池研发最早，技术最为成熟。而硅基薄膜太阳能电池具有更低的生产成本，运输、安装便携性更强，因此，硅基薄膜太阳能电池的研发成为硅太阳能电池中重点的研发项目。

近年来，人们通过光波段转换、多叠层等技术手段进一步提高硅基薄膜太阳能电池的光电转换效率。而通过优化背电极结构提高薄膜太阳能电池效率，也是国内外研究人员高度关注的一种新兴手段。通过高温溅射生长的背反电极表面会形成类金字塔的粗糙结构,通过使外延生长的整个主体薄膜电池上表面与电池内部都形成这种类金字塔结构，能够增大入射光在电池内部的有效光程，进而使光子转化成电子与空穴的几率大幅增加，陷光作用增强,从而达到提高太阳能电池转化效率的目的。但是，这种优化背电极的方式存在缺陷，因为随着溅射时衬底温度的增加，背反电极的导电性逐渐变差，出现了电学特性与光学特性的矛盾。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄膜太阳能电池背反电极及其制备方法，能够使背反电极在具有优良光学性能的同时兼顾很好的电学性能，提高薄膜太阳能电池效率。

本发明采用下述技术方案：

一种薄膜太阳能电池背反电极，包括衬底，衬底表面沉积有金属薄膜，金属薄膜表面沉积有网格式的第一透明导电薄膜，第一透明导电薄膜上沉积有第二透明导电薄膜。

所述的衬底为耐500℃高温的抛光的玻璃、单晶硅片、陶瓷片或金属。

所述的金属薄膜为Ag薄膜、Cu薄膜或Al薄膜。

第一和第二透明导电薄膜为ATO导电薄膜、AZO导电薄膜或ITO导电薄膜。

金属薄膜厚度为60nm～400nm，第一透明导电薄膜厚度为20～200nm，网格间距为10μm～1000μm，第二透明导电薄膜的厚度为1nm～10nm。

一种薄膜太阳能电池背反电极的制备方法，包括以下步骤

（1）将洗净并使用高纯氮气吹干的衬底放置到磁控溅射生长室，采用磁控溅射技术在衬底上沉积一层连续的金属薄膜；

（2）将带有网格图形的金属掩膜固定在金属薄膜表面，并将其放置到磁控溅射生长室，利用磁控溅射技术在金属薄膜上沉积网格式的第一透明导电薄膜，然后去掉金属掩膜得到双叠层网格导电薄膜；

（3）将双叠层网格导电薄膜放置到磁控溅射生长室，利用磁控溅射技术在双叠层网格导电膜上沉积一层第二透明导电薄膜。

所述的步骤（1）中，溅射腔的本底真空度为5.0×10^-4Pa～8.0×10^-4Pa，衬底温度为25℃～500℃，溅射过程在低压高纯氩气中进行，气压保持在1Pa～2Pa，溅射功率为30W～50W，沉积时间为1min～10min；所述的步骤（2）中，溅射腔的本底真空度为5.0×10^-4Pa～8.0×10^-4Pa，衬底温度为25℃～500℃，溅射过程在低压高纯氩气中进行，气压保持在1Pa～2Pa，溅射功率为30W～50W，沉积时间为1min～20min；所述的步骤（3）中，溅射腔的本底真空度为5.0×10^-4Pa～8.0×10^-4Pa，衬底温度为25℃～500℃，溅射过程在低压高纯氩气中进行，气压保持在1Pa～2Pa，溅射功率为30W～50W，沉积时间为6s～30s。

所述的衬底为耐500℃高温的抛光的玻璃、单晶硅片、陶瓷片或金属；所述的金属薄膜为Ag薄膜、Cu薄膜或Al薄膜；所述的第一和第二透明导电薄膜为ATO导电薄膜、AZO导电薄膜或ITO导电薄膜。

所述的金属薄膜厚度为60nm～400nm，第一透明导电薄膜厚度为20～200nm，网格间距为10μm～1000μm，第二透明导电薄膜的厚度为1nm～10nm。