[发明专利]一种CIGS薄膜太阳能电池及其制备方法

说明书

本发明涉及CIGS薄膜太阳能电池领域，公开了一种CIGS薄膜太阳能电池制备方法，该电池包括依次层叠的衬底、金属背电极、铜铟镓硒薄膜、缓冲层、窗口层，所述铜铟镓硒薄膜的导带底比所述缓冲层材料的导带底高0.001～0.1eV。制备CIGS薄膜太阳能电池的方法包括：在衬底上依次层叠形成金属背电极、铜铟镓硒薄膜、缓冲层、窗口层，其中，所述铜铟镓硒薄膜的导带底比所述缓冲层的导带底高0.001‑0.1eV。本发明提供的CIGS薄膜太阳能电池具有无毒且高透过率的优点。

技术领域

本发明涉及CIGS薄膜太阳能电池领域，具体地，涉及一种CIGS薄膜太阳能电池、一种制备CIGS薄膜太阳能电池的方法及由该方法制备得到的CIGS薄膜太阳能电池。

背景技术

在铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池中，一般用硫化镉(CdS)薄膜作为电池的缓冲层，对CdS要求有高的透过率、与CIGS薄膜之间良好的能带匹配，可以与CIGS形成良好的PN结。

在文献1“具有81.2％的填充因子的效率为19.9％的ZnO/CdS/CuInGaSe²太阳能电池(19.9％-efficient ZnO/CdS/CuInGaSe²Solar Cell with 81.2％Fill Factor,IngridRepins,etc,Prog.Photovolt:Res.Appl.2008；16:235-239)”中，其通过高含量的填充因子实现了对ZnO/CdS/CuInGaSe²太阳能电池的改性，具体地，该现有技术的ZnO/CdS/CuInGaSe²太阳能电池的效率达到19.9％。然而，该现有技术中使用的硫化镉中含镉，具有毒性较大且对环境不友好的缺点。

在文献2“具有Zn(O,S,OH)_x缓冲层的Cu(InGa)Se²基薄膜PV模块的发展(Development of Cu(InGa)Se²-based thin-film PV modules with a Zn(O,S,OH)_xbuffer layer)”中，该现有技术用Zn(O,S,OH)_x作为缓冲层替代传统的CdS，Zn(O,S,OH)_x的禁带宽度更高，所有有更好的光学透过率。并且Zn(O,S,OH)_x不含镉，对环境友好。但是，Zn(O,S,OH)_x中的硫氧比对CIGS电池的各个性能参数均有显著的影响，并且Zn(O,S,OH)_x薄膜的制备工艺比较难于控制，现有技术中能够制造适合铜铟镓硒电池的这种薄膜的结构很少。事实上，制作出这种薄膜很容易，但是要用在电池上，并且达到一个较好的效率却很难。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的方法工艺复杂、毒性高以及透过率低的缺陷，提供一种CIGS薄膜太阳能电池及其制备方法，以获得无毒且高透过率的CIGS薄膜太阳能电池。

本发明的发明人发现，传统的缓冲层材料为CdS，它的导带底比CIGS的导带底要高大约0.3eV，这个势垒不利于产生的电子从CIGS流到CdS方向，从而增加CIGS/CdS界面处的复合，降低电池的电流，从而降低电池效率。若采用导带底比CIGS的导带底低的材料形成缓冲层时，不会阻碍电子的传输，有利于提高电池的电流，从而得到高效率的电池。例如，采用TiO₂作为缓冲层材料替代传统的CdS薄膜时，由于TiO₂的导带底比CIGS的导带底低0.1eV，不会阻碍电子的传输，有利于提高电池的电流，从而得到高效率的电池。优选情况下，若采用的缓冲层材料的禁带宽度高时，有可能制作出光学透过率更高的薄膜，从而提高电池效率，例如TiO₂的禁带宽度为3.2eV，大于CdS薄膜2.4eV的禁带宽度。

基于上述发现，本发明的发明人提出了如下的技术方案。