[发明专利]薄膜太阳能电池组件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池技术领域，尤其涉及一种CIGS基薄膜太阳能电池组件及其制备方法。

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。

CIGS基薄膜太阳能电池组件一般都要进行三次的图案化工序，在基板上形成背电极层，接着对背电极层进行图案化使之形成P1沟槽，接着在背电极层上形成铜铟镓硒光吸收层，使铜铟镓硒光吸收层覆盖P1沟槽和背电极层，接着在铜铟镓硒光吸收层上形成缓冲层，接着对铜铟镓硒光吸收层和缓冲层进行图案化使之形成P2沟槽，在P2沟槽底部露出背电极层材料，接着在缓冲层上形成透明导电层，使透明导电层覆盖P2沟槽和缓冲层，接着对透明导电层、缓冲层和光吸收层进行图案化使之形成P3沟槽，在P3沟槽底部露出背电极层材料。

在透明导电层覆盖P2沟槽的侧壁和底部的情况是不相同的，由于膜层的沉积效应在P2沟槽的侧壁所沉积的透明导电层的厚度较薄，这就造成了该区域膜层的电阻较高，这就会使薄膜太阳能电池组件的串联电阻升高，从而影响到薄膜太阳能电池组件的性能。

再者，在P2沟槽的侧壁，透明导电层材料是直接与铜铟镓硒光吸收层材料接触；在P2沟槽的底部，透明导电层材料是直接与背电极层材料接触；由于在铜铟镓硒光吸收层材料及背电极层材料中都含有碱金属元素，若透明导电层直接与其接触，则碱金属就会容易的扩散进入该区域的透明导电层中，这就会造成该区域透明导电层的性能恶化(如电阻升高等)，进而使薄膜太阳能电池组件的性能下降。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而完成的，本发明提供了一种薄膜太阳能电池组件，其特征在于，该薄膜太阳能电池组件包括基板，背电极层，半导体层，透明导电层，及P1、P2和P3沟槽；其中P1沟槽被半导体层材料填充，P2沟槽覆盖透明导电层；在P2沟槽的侧壁和/或底部覆盖有高电阻材料膜层，在P2沟槽内填充具有导电性的材料，高电阻材料膜层位于P2沟槽的侧壁和/或底部与透明导电层之间，具有导电性的材料填充于透明导电层上方和/或下方。

在所述P1沟槽中也可填充具有绝缘性的材料，所述绝缘性的材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化钛、氧化锆、氧化铝等。所述P1、P2和P3沟槽的位置可以相互错开，也可以P3沟槽包含在P2沟槽内。

所述高电阻材料膜层的方块电阻为5kΩ/□至350kΩ/□，优选其方块电阻为10kΩ/□至300kΩ/□；所述高电阻材料膜层的厚度为1nm-300nm，优选厚度为5nm-200nm，更优选厚度为10nm-100nm；所述高电阻材料膜层具有透光性，优选其可见光透过率大于80％，更优选其可见光透过率大于85％；所述高电阻材料膜层可由氧化锌膜层、掺杂氧化锌膜层、氧化钛膜层、掺杂氧化钛膜层、氧化铟膜层、氧化锡膜层、锌或镉掺杂的氧化锡膜层、锌镁氧化物膜层、氧化锆膜层、氧化铌膜层、氧化铝膜层、氧化硅膜层、氮化硅膜层或氮氧化硅膜层中的至少一种组成。所述具有导电性的材料由包含导电性粒子的树脂或油墨构成；所述导电性粒子可由银、铝、钛、铜、钼、铬、钨、锆、碳或及其合金，或其他导电性较好的颗粒组成；所述树脂可由丙烯酸树脂、环氧树脂等合适的树脂材料构成。

所述半导体层包括光吸收层和缓冲层。所述光吸收层为铜铟镓硒膜层、铜铟镓硒硫膜层、铜铟镓硫膜层、铜铟镓铝硒膜层、铜铟镓铝硒硫膜层、铜铟镓铝硫膜层、铜铟硒膜层、铜铟硒硫膜层、铜铟硫膜层、铜锌锡硫膜层、碲化镉膜层或它们的组合，所述光吸收层中含有碱金属元素；所述缓冲层为硫化镉、氧化锌、硫化锌、硒化锌、硫硒化锌、硫化铟、硒化铟、硫硒化铟或锌镁氧化物中的一种或两种以上，所述缓冲层可由一层或多层组成。

进一步的，在基板与背电极层之间插入一层阻挡元素扩散的电介质材料层。