[发明专利]太阳能电池的光吸收层的制备方法和太阳能电池

说明书

本申请公开了太阳能电池的光吸收层的制备方法和太阳能电池。太阳能电池的光吸收层的制备方法包括：在硒蒸汽的气氛中，依次溅射多根靶材，以形成均含有铜、铟、镓和硒的多个膜层，所述膜层构成所述光吸收层，其中，所述靶材不少于3根，均含有铜、铟和镓成分，并且按照溅射顺序所述靶材的镓/(铟+镓)的值先减小再增大。根据本申请的制备方法，能够获得理想的V形梯度带隙，并且能够容易实现对成分的控制。

技术领域

本申请涉及光伏领域，尤其涉及太阳能电池的光吸收层的制备方法和太阳能电池。

背景技术

铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池因具有转化效率高、稳定性好、生产成本低、原材料不会短缺、能源回收周期短、应用范围广等优点，而成为最有未来且最有潜力的薄膜太阳能电池。通常，CIGS太阳能电池包括依次层叠的衬底、背电极层、光吸收层、缓冲层、窗口层和顶电极层。在CIGS太阳能电池的发展过程中，研究人员发现在光吸收层中引入适当的梯度带隙，可以有效改善CIGS太阳能电池的电学性能。

目前，CIGS光吸收层的制备方法主要有不适于大规模生产的蒸镀法和适于大规模生产的溅射法。然而，这两种方法均无法获得理想的V形梯度带隙。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供能够获得理想的V形梯度带隙且成分容易控制的太阳能电池的光吸收层的制备方法和太阳能电池。

根据本申请的第一方面，提供一种太阳能电池的光吸收层的制备方法，所述制备方法包括：在硒蒸汽的气氛中，依次溅射多根靶材，以形成均含有铜、铟、镓和硒的多个膜层，所述膜层构成所述光吸收层，其中，所述靶材不少于3根，均含有铜、铟和镓成分，并且按照溅射顺序所述靶材的镓/(铟+镓)的值先减小再增大。

归因于本申请的同步硒化的方法，即在制备各膜层时，与溅射均含有铜、铟和镓的靶材同步地进行硒化，实现了对成分的控制，有效地避免了因镓/(铟+镓)的值在光吸收层的不同位置处区别过大而导致的V形梯度带隙不理想的情况。

另外，本申请的制备方法能够在几分钟(例如，6分钟)内完成，而先溅射后硒化的方法一般需要十几分钟或甚至更长时间才能完成，由此缩短了生产时间，提高了生产效率。

根据本申请的第二方面，提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括衬底和光吸收层，所述光吸收层具有至少三层膜层，所述膜层均含有铜、铟、镓和硒，所述膜层的成分按照靠近所述衬底的方向镓/(铟+镓)的值先减小后增大。

根据本申请的太阳能电池能够同时解决导带边失调以及光生载流子在界面处的复合的问题，由此显著地提高了太阳能电池的电学性能和转化率。经测试，本申请的太阳能电池的开路电压能够达到640mV～670mV，短路电流能够达到31mA/cm²～32mA/cm²，转换效率能够达到15％～15.38％。

附图说明

图1是根据本申请的一个实施例的太阳能电池组件的示意图；

图2是根据本申请的一个实施例的太阳能电池的示意图；

图3是示出根据实施例7的光吸收层的归一化深度与Ga/(In+Ga)的值之间的关系的图；

图4是示出根据对比例的光吸收层的归一化深度与Ga/(In+Ga)的值之间的关系的图。

具体实施方式

以下，将参照附图给出本申请的详细说明。在附图中，用相同或相似的附图标记指代相同或相似的组成部分。

在本申请中，除非另有说明，诸如“第一”和“第二”等的表述并不表示任何顺序、数量或重要性，而仅用于区分不同的组成部分，术语“镓/(铟+镓)”、“Ga/(In+Ga)”和“含量比”均是指相应元素的原子数的比。