[发明专利]铜铟镓硒薄膜太阳能电池及制备方法

说明书

本发明提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池及制备方法，所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池包括衬底层和依次形成在所述衬底层上的第一电极层、GIGS吸光层和窗口层，所述GIGS吸光层的材料中掺杂有Si；通过在GIGS吸光层的材料中掺杂适量的Si，利用Si起钝化作用，可以有效改善晶粒界面，保证铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光电转换率，这样就无需在GIGS吸光层和窗口层之间额外设置缓冲层，从而简化制备工艺、降低生产成本。

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池及制备方法。

背景技术

随着全球生态环境和能源短缺问题的日益严重，清洁可再生能源受到全世界的普遍重视，尤其是太阳能光伏技术。在现有的太阳能电池技术中，硅基太阳能电池技术是最为成熟的、也是市场占有率最高的，但是受制于高耗能、高污染的制备过程，其并不能成为最理想的太阳能技术。铜铟镓硒(简称CIGS)薄膜太阳能电池具有光吸收能力强、白天发电时间长、稳定性好、抗辐射性能好、效率高、成本低，以及可以做成柔性组件，最适合作为光伏建筑一体化使用等优点，逐渐受到人们关注，是很有发展潜力的太阳能电池技术。

目前，理论上铜铟镓硒薄膜电池的光电转换效率最高为33％，最新报道的实验室研发的光电转换效率最高达到22.9％。为了得到高光电转换效率的铜铟镓硒电池，通常通过在CIGS吸光层和窗口层之间加入缓冲层，减少CIGS吸光层和窗口层之间的晶格失配和能级失配，还可以在制备窗口层的时候保护CIGS吸光层表面不被破坏，从而减小界面复合，提高光电转化效率。

缓冲层最常见的材料是硫化镉或硫化锌，通常采用化学水浴法制备，但是这种湿法工艺与电池制备的其他干法工序格格不入，需要设置独立的沉积缓冲层步骤，增加了工艺流程和生产成本。现有的铜铟镓硒薄膜太阳能电池存在窗口层、CIGS吸光层和缓冲层界面不相容的问题，会产生大量载流子复合中心，严重影响太阳能电池的光电转化效率。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的上述不足，提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池及制备方法，用以至少部分解决在保证铜铟镓硒薄膜太阳能电池的光电转换率的前提下，如何简化制备工艺、降低生产成本的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

本发明提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池，包括衬底层和依次形成在所述衬底层上的第一电极层、GIGS吸光层和窗口层，所述GIGS吸光层的材料中掺杂有Si。

优选的，所述GIGS吸光层表面的元素摩尔百分比满足以下条件：[Cu]/([In]+[Ga]+[Se])为0.8～0.95，且[Ga]/([In]+[Ga]+[Se])为0.15～0.4。

进一步的，所述铜铟镓硒薄膜太阳能电池还包括减反层和第二电极层，所述减反层位于所述窗口层远离所述GIGS吸光层的一侧，所述第二电极层位于所述减反层远离所述窗口层的一侧。

本发明还提供一种铜铟镓硒薄膜太阳能电池的制备方法，用于制备如前所述的铜铟镓硒薄膜太阳能电池，所述方法包括：

在衬底层上沉积第一电极层；

在完成上述步骤的衬底层上采用三步共蒸法制备CIGS吸光层，其中，所述GIGS吸光层的材料中掺杂有Si；

在惰性气体环境中，对所述GIGS吸光层进行光照处理和热处理；

采用MOCVD工艺，在所述GIGS吸光层上制备窗口层。

优选的，所述在所述第一电极层上采用三步共蒸法制备CIGS吸光层，具体包括：

在所述第一电机侧上共蒸In、Ga、Se；

在完成上述步骤的第一电极层上共蒸Cu、Se；