一种制备CIGS太阳能电池背电极的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备CIGS太阳能电池背电极的方法，这种背电极的特征在于其由三层Mo薄膜组成，具有良好的衬底粘接性，导电性，并能够对吸收层起到钝化作用，提高CIGS太阳能电池的光电转换效率，其结构包括：粘接层，该粘接层制作在衬底上，够使衬底和导电层之间形成良好粘接；导电层，该导电层为与粘接层不同结构的Mo薄膜，具有良好的导电性能，用于收集传导吸收层产生的电子；钝化层，该钝化层是另一层不同结构的Mo薄膜，具有钝化CIGS吸收层的作用，使太阳能电池的性能更加优异。这一复合Mo薄膜背电极具有低成本，设备工艺简单，易加工，膜层薄等特点，能够提高CIGS太阳能电池性能，具有广泛的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池领域，涉及到一种制备CIGS太阳能电池背电极的工艺方法。
技术介绍
伴随世界范围内的能源危机与环境恶化，太阳能电池受到了日益广泛的重视并取得了长足的发展。其中CIGS太阳能电池因其具有用材少、成本低、转化率高及无衰减等优点，而成为未来最具有潜力的一种电池。CIGS电池一般由衬底、背电极、CIGS吸收层、CdS缓冲层、ZnO窗口层、透明电极及铝电极组成。其中背电极一般采用Mo金属薄膜，起到连接衬底与吸收层和收集传导电子的作用，因此它的结构与性质对电池的光电转换效率具有很大的影响。Mo金属薄膜背电极一般采用磁控溅射工艺制备，其制备工艺由一段式单层Mo薄膜工艺发展为两段式双层Mo薄膜工艺，背电极与衬底的粘接性能及其电学性能都得到了较大的改善。但高效太阳能电池要求更加优良的电极，其不仅要其有良好的粘接性与导电性，同时还能改善CIGS吸收层，提高电池的性能。本专利技术旨在满足这一要求，利用三段式溅射工艺沉积Mo薄膜，该电极不仅具有优良粘接性与导电性，而且还能够减少电子空穴对在电极上的复合，提高电池开路电压，进而提高CIGS太阳能电池的光电转化效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有优良性能的CIGS电池的背电极，采用了三组不同的磁控溅射沉积Mo的工艺参数，在玻璃衬底上沉积了结构性能不同的三层Mo薄膜，分别起到粘接衬底、收集电子导电、减少电荷复合及粘接吸收层的作用。本专利技术是一种CIGS太阳能电池的背电极，其特征包括：—衬底粘接层(1)，该粘接层微结构粗糙疏松，可使Mo层与衬底有良好的粘接性；—导电层(2)，该导电层制作在粘接层(1)上，是具有致密微结构的薄膜，具有良好的导电性；—钝化层(3)，该钝化层(3)制作在导电层(2)上，具有粗糙的微观形貌，其厚度非常薄，电阻较大，对导电层(2)具有修饰作用，对生长其上的CIGS层具有钝化作用；另：三层不同结构的薄膜均采用磁控溅射沉积法，材料均采用同一种金属Mo；本专利技术的积极效果是：该三层Mo薄膜制备复合背电极能够提高CIGS太阳能电池的开路电压与填充因子，从而提高电池的转化效率；另外该三层Mo薄膜复合电极采用同一种材料及同一个设备，仅需改变溅射沉积时的参数即可，较其他三层膜复合电极工艺及材料都更简单可靠。附图说明为进一步说明本专利技术的内容以及特点，以下结合附图对本专利技术作详细的描述，其中：图1是本专利技术器件的示意图；图2表示复合电极三层薄膜的微观形貌；具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，以下结合具体的实施例并结合参照附图进行具体说明。如图1所示，图1为本专利技术提供的三层膜复合电极结构示意图。该器件包括－衬底粘接层(1)；－导电层(2)；该导电层(2)是制作在衬底粘接层(1)上的；－钝化层(3)，该钝化层是制作在导电层(2)上的；.所述的衬底粘接层(1)为大电阻、结构粗糙的Mo薄膜，采用磁控溅射法沉积在衬底上。衬底粘接层(1)上面也是采用磁控溅射方法沉积导电层(2)，但采用与沉积衬底粘接层(1)时不同的工艺参数，通常情况下该导电层的厚度在100-1000nm之间，方块电阻小于1欧姆，导电层(2)上面的钝化层(3)同样是采用磁控溅射方法制备的，但采取与前两层不同的磁控溅射参数，该钝化层仍然采用Mo薄膜，其厚度在30－70nm之间。实验例：1.清洗用于沉积复合电极的衬底，以碱石灰玻璃衬底为例，其工艺如下：在清洗池中加入电子清洗液及纯水，然后加热煮玻璃片2个小时，然后将清洗液倒出，并用纯水进行反复冲洗；之后加入丙酮，进行超声波清洗15min；然后将丙酮倒出，再加入异丙醇，再次进行超声波清洗15分钟；最后把异丙醇倒出，加入纯水反复超声波清洗两次后，将玻璃沉底烘烤2小时备用。2.将清洗干净的衬底放入磁控溅射设备真空腔中，启用真空系统对真空腔抽真空，待真空至2.0E-4Pa后开始运行磁控溅射工艺沉积Mo薄膜,制备衬底粘接层(1)。沉积参数为：溅射功率：50W-400w；溅射压强0.2Pa-3Pa；沉积厚度：50nm～500nm3.制备衬底粘接层(1)完成后，仅改变工艺参数继续制备导电层(2)，该导电层沉积在衬底粘接层(1)上，沉积参数为：溅射功率50W-400w；溅射压强：0.2Pa-3Pa；沉积厚度：100-1000nm；4.导电层2沉积厚度达到目标后，继续改变工艺参数接着制备钝化层(3)。沉积参数为：溅射功率50W-400w,溅射压强：0.2Pa-3Pa，沉积厚度10nm-200nm。这种复合电极与衬底有良好的粘接性，同时其方块电阻仅为0.3欧姆，具有非常好的导电性，由于钝化层的作用，使用该结构的电极制作的CIGS电池具有更高的开路电压和光电转化效率。以上所述的具体施例，对本专利技术的目的、技术方案和积极的效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的原则之内所做的任何修和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于CIGS太阳能电池的复合背电极，其特征包括：粘接层，该粘接层设置在衬底上，连接衬底及其上的导电层，使器件与衬底有良好的粘结性而不剥离导电层，该导电层设置在粘接层上，该导电层与粘接层材料相同，但具有不同的微观结构与电性能；钝化层，该钝化层设置在导电层上，是具有钝化作用的过渡层。

【技术特征摘要】
1.一种用于CIGS太阳能电池的复合背电极，其特征包括：
粘接层，该粘接层设置在衬底上，连接衬底及其上的导电层，使器件与衬底有良好的粘结性而不剥离
导电层，该导电层设置在粘接层上，该导电层与粘接层材料相同，但具有不同的微观结构与电性能；
钝化层，该钝化层设置在导电层上，是具有钝化作用的过渡层。
2.如权利要求1所述的基于CIGS薄膜电池的复合背电极，其特征在于，其中的粘接层是由磁控溅射沉积
方法制作的Mo薄膜，具有粗糙疏松的微观结构，并具有电阻大，粘接...

【专利技术属性】
技术研发人员：章婷，陈志争，钱磊，
申请(专利权)人：苏州瑞晟纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32