[发明专利]一种太阳能电池的背电极Mo薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于薄膜太阳能电池技术领域，具体涉及一种太阳能电池的背电极Mo薄膜及其制备方法。

背景技术

太阳能电池作为新能源的一种利用形式，其具有永久性，清洁性以及稳定性，从而深得人们的青睐。目前，关于太阳能电池的研究正进行的如火如荼。太阳能电池的主要结构包括衬底，背电极，吸收层，窗口层，电极。纵观目前的研究发现，众学者的研究主要集中在吸收层结构及性能的提高上。而对于背电极的研究却鲜有报道。经过调研，Mo薄膜作为太阳能电池的背电极，其质量对电池的短路电流、填充因子及串联电阻等影响重大。

在太阳能电池中，影响电池性能的，与背电极Mo薄膜质量相关的因素包括：1、所选衬底的自然性能与缺陷；2、衬底清洗的洁净程度；3、Mo薄膜和CIGS薄膜界面处MoSe₂存在的可能形态；4、Na离子通过Mo薄膜向CIGS层中的扩散；5、Mo薄膜和衬底、Mo薄膜和CIGS薄膜之间的附着性。

从上述结果来看，Mo薄膜的质量对电池的制备以及性能具有十分重要的作用。而在已有的研究过程中发现，溅射在玻璃衬底上的金属背电极Mo薄膜与衬底的结合力较弱，有的在沉积CIGS薄膜的过程中脱落，有的在缓冲层工序中脱落。因此，研究Mo薄膜与衬底的附着力的提高方法变得尤为重要。这对电池的进展具有至关重要的作用。针对这个问题，已有John H.Scofield等提出分别在高气压和低气压下制备双层Mo薄膜的方法，这很好的解决了Mo薄膜与基体结合力差的问题，庄大明等及黄素梅等提出了使用Cu、Mo合金靶或Cu靶、Mo靶共溅射与基体结合力良好的Cu-Mo合金薄膜作为背电极的方法。方小红等提出以柔性材料钛箔或不锈钢箔为基体时，首先在基体上制备一层金属Cr，再制备一层金属Mo电极，以此来提高Mo薄膜附着力的方法。

发明内容

本发明是这样实现的，一方面，提供了一种简单、易于操作、可重复性强和可精确控制Mo薄膜的厚度的太阳能电池的背电极Mo薄膜的制备方法，包括下述步骤：

（1）基体的选择；

（2）基体的清洗：将基体在丙酮、无水乙醇和去离子水中超声波中清洗，然后用高纯氮气吹干； 

（3）金属层的制备：

采用直流电源、直流脉冲电源或射频电源，以单一金属Al为靶材，电流为0.5A-2A，工作压强为1Pa-5Pa，在所述基体上制备得到金属A1的金属层；或

采用金属Al与Mo的合金靶溅射得到金属A1与Mo混合的金属层；或

采用金属Al靶与Mo靶共溅射制备得到金属A1与Mo混合的金属层。

（4）Mo薄膜的制备：

采用直流电源、直流脉冲电源或射频电源在所述已镀有金属A1的金属层或金属A1与Mo混合的金属层的基体上沉积一层Mo薄膜，其中，Mo靶的靶电流为0.6A-2A，工作压强为0.05Pa-0.5Pa。

具体地，在步骤(1)中，所述基体为载玻片、钠钙玻璃或不锈钢。

具体地，在步骤(2)中，所述超声波清洗的时间为5-15min。

具体地，在步骤(3)中，所述金属层的厚度为8-100nm。

具体地，在步骤(4)中，所述Mo薄膜的厚度为0.5-1.2um。另一方面，提供了一种太阳能电池的背电极Mo薄膜，该太阳能电池的背电极Mo薄膜由上述太阳能电池的背电极Mo薄膜的制备方法制备而成，所述太阳能电池的背电极Mo薄膜包括依次层叠设置的基体、金属层和Mo薄膜；所述金属层沉积在所述基体上，所述Mo薄膜沉积在所述金属层上。

具体地，所述金属层为单一金属Al的金属层或金属Al与Mo混合的金属层。

本发明的有益效果是：本发明技术方案中，采用磁控溅射法在基体上制备一金属层，然后在金属层上制备Mo薄膜，该制备方法简单、易于操作、可重复性强和可精确控制Mo薄膜的厚度，同时，该方法制备的Mo薄膜具有膜基结合力高、电导率低的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1是本发明实施例提供的太阳能电池的背电极Mo薄膜的制备方法流程图。

图2是本发明实施例提供的太阳能电池的背电极Mo薄膜的结构示意图。

具体实施方式

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。