用于薄膜太阳能电池的前电极及其制备方法和薄膜太阳能电池技术

本发明专利技术公开了用于薄膜太阳能电池的前电极及其制备方法和薄膜太阳能电池。该前电极包括：第一透明导电材料薄膜；金属薄膜，设置在所述第一透明导电材料薄膜上；第二透明导电材料薄膜，设置在所述金属薄膜上；和电池金属栅线，设置在所述第二透明导电材料薄膜上；其中，所述金属薄膜和电池金属栅线具有相同的图案，且所述金属薄膜设置在所述电池金属栅线的正下方，所述电池金属栅线将所述金属薄膜遮挡住。具有降低的方块电阻，且不会显著降低电池的光透过率，从而降低薄膜太阳能电池的串联电阻，提高电池的效率。

【技术实现步骤摘要】
用于薄膜太阳能电池的前电极及其制备方法和薄膜太阳能电池
本专利技术涉及一种用于薄膜太阳能电池的前电极及其制备方法和薄膜太阳能电池。
技术介绍
在CIGS薄膜太阳能电池或者不锈钢衬底的非晶硅薄膜太阳能电池中，一般用掺铝氧化锌(AZO)薄膜作为电池的前电极。要求AZO有高的透过率以增加进入电池的光通量，低的方块电阻以减少电池的电学损耗。在文献1“用于非晶硅太阳能电池的AZO-Ag-AZO透明电极(AZO-Ag-AZOtransparentelectrodeforamorphoussiliconsolarcells，MartinTheuring,MartinVehse,KarstenvonMaydell,CarstenAgert,ThinSolidFilms558(2014)294–297)”中，用AZO-Ag-AZO多层薄膜结构(Oxide-Metal-Oxide,OMO)代替传统非晶硅电池中的AZO。与传统的AZO薄膜相比，相同厚度的AZO-Ag-AZO复合薄膜的方块电阻明显降低，这有助于提高薄膜太阳能电池的效率，最终制作出来的电池的填充因子(FillFactor,FF)为58％，明显高于用AZO薄膜制作出来的电池(FF为52.4％)。但是，由于OMO结构中增加了Ag薄膜，造成多层膜反射率增加，而且Ag薄膜的光学透过率远低于AZO薄膜，所以OMO多层膜的光学透过率远低于传统AZO薄膜，采用OMO多层膜结构电池的短路电流为6.02mA/cm2，明显低于用AZO薄膜的电池6.78mA/cm2的短路电流。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决如何在降低薄膜太阳能电池的前电极的方块电阻的同时，仍不显著降低前电极的光透过率的问题，提供了一种用于薄膜太阳能电池的前电极及其制备方法和薄膜太阳能电池。为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于薄膜太阳能电池的前电极，包括：第一透明导电材料薄膜；金属薄膜，设置在所述第一透明导电材料薄膜上；第二透明导电材料薄膜，设置在所述金属薄膜上；和电池金属栅线，设置在所述第二透明导电材料薄膜上；其中，所述金属薄膜和电池金属栅线具有相同的图案，且所述金属薄膜设置在所述电池金属栅线的正下方，所述电池金属栅线将所述金属薄膜遮挡住。本专利技术还提供了一种薄膜太阳能电池的前电极的制备方法，包括：(1)形成第一透明导电材料薄膜；(2)以掩膜板覆盖所述第一透明导电材料薄膜，通过所述掩膜板生长金属薄膜，然后撤去所述掩膜板；(3)在所述金属薄膜上形成第二透明导电材料薄膜；(4)以所述掩膜板覆盖所述第二透明导电材料薄膜，通过所述掩膜板生长与所述金属薄膜完全重合的电池金属栅线。本专利技术还提供了一种薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池包括的前电极为本专利技术的用于薄膜太阳能电池的前电极。本专利技术提供的薄膜太阳能电池的前电极，将电池金属栅线遮挡金属薄膜，这样电池可以被覆盖的面积仍然仅为电池金属栅线的面积，可以在几乎不降低光通量的前提下大幅度降低前电极的方块电阻，从而降低电池的串联电阻，最终提高电池的效率。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术的用于薄膜太阳能电池的前电极的示意性结构侧视图；图2为本专利技术的用于薄膜太阳能电池的前电极的示意性结构俯视图。附图标记说明1、电池金属栅线2、第二透明导电材料薄膜3、金属薄膜4、第一透明导电材料薄膜具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种用于薄膜太阳能电池的前电极，如图1所示，包括：第一透明导电材料薄膜4；金属薄膜3，设置在所述第一透明导电材料薄膜4上；第二透明导电材料薄膜2，设置在所述金属薄膜3上；和电池金属栅线1，设置在所述第二透明导电材料薄膜2上；其中，所述金属薄膜3和电池金属栅线1具有相同的图案，且所述金属薄膜3设置在所述电池金属栅线1的正下方，所述电池金属栅线1将所述金属薄膜3遮挡住。本专利技术中，所述金属薄膜3为图形化，且所述金属薄膜3的图案与电池金属栅极1相同。电池金属栅极1设置在第二透明导电材料薄膜2上，电池金属栅极1覆盖的部分将遮挡住光的通过，使光照射不到电池金属栅极1下方的电池，未被覆盖的部分则允许光的照射。所述金属薄膜3设置在电池金属栅极1的正下方，如图2所示，从本专利技术的前电极的电池金属栅极1一侧俯视该前电极时，看不到所述金属薄膜3遮挡的部分，所述金属薄膜3完全被“隐藏”在电池金属栅极1的下方，从而所述金属薄膜3不增加对电池的遮挡，减少透过前电极照射到电池的光的损失。本专利技术中，所述第一透明导电材料薄膜和所述第二透明导电材料薄膜的厚度相同为25-60nm。优选的，所述第一透明导电材料薄膜和所述第二透明导电材料薄膜各自为掺铝氧化锌薄膜、铟锡氧化物薄膜或掺镓氧化锌薄膜。本专利技术中，所述金属薄膜的厚度为5-15nm。优选的，所述金属薄膜为Ag薄膜、Mo薄膜或Au薄膜。本专利技术中，上述薄膜的厚度可以用椭偏仪(型号为HORIBAJOBINYVON的UVISEL)测量。本专利技术中，所述电池金属栅线为Ni-Al或者Ni-Ag，Ni的厚度为45-55nm，Al或Ag的厚度为0.5-5μm。优选地，所述电池金属栅线为Ni-Ag，Ni的厚度为45-55nm，Ag的厚度为0.5-3μm，更优选Ag的厚度为0.5-1μm；或者所述电池金属栅线为Ni-Al，Ni的厚度为45-55nm，Al的厚度为3-5μm。本专利技术中，所述电池金属栅线的宽度为50-300μm。优选的，所述电池金属栅极为多条，不同所述电池金属栅极之间的间距为1-2mm。更优选多条电池金属栅极组成的图案如图2所示为“门”字形。本专利技术一种优选实施方式，一种用于薄膜太阳能电池的前电极，包括：第一掺铝氧化锌薄膜；Ag薄膜，设置在所述第一掺铝氧化锌薄膜上；第二掺铝氧化锌薄膜，设置在Ag薄膜上；和电池金属栅线，设置在所述第二掺铝氧化锌薄膜上；其中，Ag薄膜和电池金属栅线具有相同的图案，且Ag薄膜设置在所述电池金属栅线的正下方，所述电池金属栅线将Ag薄膜遮挡住。本专利技术还提供了一种薄膜太阳能电池的前电极的制备方法，包括：(1)形成第一透明导电材料薄膜；(2)以掩膜板覆盖所述第一透明导电材料薄膜，通过所述掩膜板生长金属薄膜，然后撤去所述掩膜板；(3)在所述金属薄膜上形成第二透明导电材料薄膜；(4)以所述掩膜板覆盖所述第二透明导电材料薄膜，通过所述掩膜板生长与所述金属薄膜完全重合的电池金属栅线。本专利技术中，使用磁控溅射的方法形成所述第一透明导电材料薄膜和所述第二透明导电材料薄膜。磁控溅射的方法可以为本领域常规使用的方法，例如射频磁控溅射技术，通入纯度99.995％的氩气，采用Al2O3：ZnO重量比2：98、纯度为99.995％的靶材，功率为150-250W，氩气流量为25-35sccm，溅射气压为0.05-0.15mTorr。优选的，所述第一透明导电材料薄膜和所述第二透明导电材料薄膜的厚度相同为25-60nm。优选的，所述第一透明导电材料薄膜和所述第二透明导电材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于薄膜太阳能电池的前电极，包括：第一透明导电材料薄膜；金属薄膜，设置在所述第一透明导电材料薄膜上；第二透明导电材料薄膜，设置在所述金属薄膜上；和电池金属栅线，设置在所述第二透明导电材料薄膜上；其特征在于，所述金属薄膜和电池金属栅线具有相同的图案，且所述金属薄膜设置在所述电池金属栅线的正下方，所述电池金属栅线将所述金属薄膜遮挡住。

【技术特征摘要】
1.一种用于薄膜太阳能电池的前电极，包括：第一透明导电材料薄膜；金属薄膜，设置在所述第一透明导电材料薄膜上；第二透明导电材料薄膜，设置在所述金属薄膜上；和电池金属栅线，设置在所述第二透明导电材料薄膜上；其特征在于，所述金属薄膜和电池金属栅线具有相同的图案，且所述金属薄膜设置在所述电池金属栅线的正下方，所述电池金属栅线将所述金属薄膜遮挡住。2.根据权利要求1所述的前电极，其中，所述第一透明导电材料薄膜和所述第二透明导电材料薄膜的厚度相同为25-60nm；优选的，所述第一透明导电材料薄膜和所述第二透明导电材料薄膜各自为掺铝氧化锌薄膜、铟锡氧化物薄膜或掺镓氧化锌薄膜。3.根据权利要求1所述的前电极，其中，所述金属薄膜的厚度为5-15nm；优选的，所述金属薄膜为Ag薄膜、Mo薄膜或Au薄膜。4.根据权利要求1所述的前电极，其中，所述电池金属栅线为Ni-Al或者Ni-Ag，Ni的厚度为45-55nm，Al或Ag的厚度为0.5-5μm。5.根据权利要求1所述的前电极，其中，所述电池金属栅线的宽度为50-300μm；优选的，所述电池金属栅极为多条，不同所述电池金属栅极之间的间距为1-2mm。6.一种薄膜太阳能电池的前电极的制备方法，包括：(1)形成第一透明导电材料薄膜；(2)以掩膜板覆盖所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，于涛，张传升，宋斌斌，左宁，李新连，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11