[发明专利]一种CIGS基薄膜太阳能电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，更具体的，本发明提供一种CIGS基薄膜太阳能电池及其制备方法。

背景技术

随着全球气候变暖、生态环境恶化和常规能源的短缺，越来越多的国家开始大力发展太阳能利用技术。太阳能光伏发电是零排放的清洁能源，具有安全可靠、无噪音、无污染、资源取之不尽、建设周期短、使用寿命长等优势，因而备受关注。铜铟镓硒(CIGS)是一种直接带隙的P型半导体材料，其吸收系数高达10⁵/cm，2um厚的铜铟镓硒薄膜就可吸收90％以上的太阳光。CIGS薄膜的带隙从1.04eV到1.67eV范围内连续可调，可实现与太阳光谱的最佳匹配。铜铟镓硒薄膜太阳电池作为新一代的薄膜电池具有成本低、性能稳定、抗辐射能力强、弱光也能发电等优点，其转换效率在薄膜太阳能电池中是最高的，已超过20％的转化率，因此日本、德国、美国等国家都投入巨资进行研究和产业化。

太阳能在环境上是清洁的并且从某种角度上已经成功，但是，在使其进入普通百姓的家庭之前，仍有许多问题有待解决。例如，单晶硅太阳能电池能够将光能转化为电能，然而，单晶硅材料是比较昂贵的。在使用薄膜技术制造太阳能电池时，也存在一些问题，如薄膜的可靠性较差，并且在传统的环境应用中不能长时间使用，薄膜难以彼此有效的结合在一起等。

一般的CIGS基薄膜太阳能电池的基本构造是通过被称为P1刻划形成的分割槽来分割沉积在基板上的背电极层，进而通过被称为P2刻划以及P3刻划形成的分割槽来分割在背电极层上制膜的CIGS基光吸收层、缓冲层以及透明导电窗口层，从而串联连接多个电池单元而成的太阳能电池组件。

在制作CIGS基薄膜太阳电池的过程中，当采用对溅射沉积的金属预制层经硒化热处理或者先硒化后硫化热处理形成光吸收层，或者采用共蒸发法形成铜铟镓硒或铜铟镓硒硫光吸收层，由于硒的扩散反应，在背电极层与光吸收层之间都会附带形成MoSe₂薄膜层。由于形成的MoSe₂薄膜层的厚度较薄且其电阻率不够大，在CIGS基薄膜太阳能电池中，在基于P1分割的相邻的背电极层间，与经由光吸收层形成分路，由于受流过该分路的泄漏电流的影响，太阳能电池的转换效率会降低。为解决上述问题，传统的做法是通过加大P1刻划线的宽度，使得相邻的背电极层间的距离增加，以此来降低分路中的泄漏电流。

然而，通过加大P1刻划线的宽度，使得相邻的背电极层间的距离增加，以此来降低分路中的泄漏电流的方法将使电池的发电面积减小，结果将导致转换效率的降低。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于不用加大P1刻划线的宽度就可降低泄漏电流，提高CIGS基薄膜太阳能电池的转换效率。

为了达成上述目的，本发明提供了一种用于形成CIGS基薄膜太阳能电池的方法，其特征在于，所述方法依次包括：提供一基板；形成覆盖所述基板的背电极层；接着进行P1刻划；接着采用真空沉积法形成覆盖所述背电极层的MoS_x(0<x≤2)或Mo(S_1-xSe_x)_y(0<x<1,0<y≤2)薄膜层；形成覆盖所述MoS_x(0<x≤2)或Mo(S_1-xSe_x)_y(0<x<1,0<y≤2)薄膜层的光吸收层；形成覆盖所述光吸收层的缓冲层；形成覆盖所述缓冲层的具有高电阻率的氧化锌膜层，所述具有高电阻率的氧化锌膜层为本征氧化锌膜层、具有高电阻率的掺杂氧化锌膜层或它们的组合；所述具有高电阻率的掺杂氧化锌膜层电阻率不小于0.08Ωcm，同时不大于95Ωcm。；接着进行P2刻划；形成覆盖所述具有高电阻率的氧化锌膜层的透明导电窗口层；最后进行P3刻划，以便形成由多个单元电池串联而成的电池组件。