薄膜太阳能电池及其制备方法技术

本申请涉及一种薄膜太阳能电池，包括依次层叠设置的衬底、背电极层、光吸收层、缓冲层、导电窗口层、顶电极。其中背电极层包括第一电极层和第二电极层，所述第二电极层覆盖所述第一电极层，且所述第二电极层的材料为石墨烯薄膜。相比于传统的钼电极层，这种背电极结构具有光电转化效率高的优点。而相比于单独采用石墨烯薄膜作为背电极，这种背电极结构可以在所述第一电极层上直接制备石墨烯薄膜，使得石墨烯薄膜不需要转移，在确保不损失转化效率的同时简化了制备工艺，因此这种背电极结构具有制备工艺简单的优点。此外，本申请还涉及一种薄膜太阳能电池的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
薄膜太阳能电池及其制备方法
本申请涉及薄膜型太阳能电池领域，特别是涉及一种采用石墨烯作电极的薄膜太阳能电池及其制备方法。
技术介绍
在全球变暖趋势越来越严重的今天，太阳能等清洁能源也开始受到广泛关注。太阳能电池作为一种光电转化器件，其研究与应用也越来越受重视。目前最受关注的是包含非晶/微晶硅、碲化镉或铜铟镓硒化合物的薄膜太阳能电池。因为这种太阳能电池具备多种优点，例如，薄膜太阳能电池具有成本低、质地轻、柔韧性好、光吸收系数高等优点。但是薄膜太阳能电池的光电转化效率较低，这一问题也是现在阻碍薄膜太阳能电池发展的一个主要问题。长期以来，为了解决这一问题，人们尝试改进薄膜太阳能电池的结构来提高光电转化效率。例如，设置纳米孔状电极、改变光吸收层的材料、改变电极材料等。但是这些方法有一个普遍的问题，就是使得薄膜太阳能电池的制作工艺复杂化。因此，现有光电转化效率较高的薄膜太阳能电池具有制作工艺复杂的问题。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有薄膜太阳能电池光电转化效率较低、制作工艺复杂的问题，提供一种转化效率较高且制作工艺较为简单的薄膜太阳能电池及其制备方法。一种薄膜太阳能电池，包括：衬底；背电极层，覆盖所述衬底，包括第一电极层和第二电极层，所述第二电极层覆盖所述第一电极层，且所述第二电极层的材料为石墨烯薄膜；光吸收层，覆盖所述第二电极层；缓冲层，覆盖所述光吸收层；导电窗口层，覆盖所述缓冲层；顶电极，设置于所述导电窗口层远离所述缓冲层的一侧。上述薄膜太阳能电池，所述背电极层由第一电极层和第二电极层组成，且第二电极层采用石墨烯薄膜。相比于传统的钼电极层，这种背电极结构不仅节约了钼原料，降低了生产成本，还增加了背电极的透光率，因此具有光电转化效率高的优点。另外，在所述第一电极层上生长一层石墨烯薄膜作为第二电极层，石墨烯薄膜作为空穴传输电极，可以显著提高载流子传输速率，从而提高光电转化效率。而相比于单独采用石墨烯薄膜作为背电极，这种背电极结构可以在所述第一电极层上直接制备石墨烯薄膜，使得石墨烯薄膜不需要转移，在确保不损失转化效率的同时简化了制备工艺，因此这种背电极结构具有制备工艺简单的优点。在其中一个实施例中，所述第一电极层的材料为铜，且厚度为20-30μm。在其中一个实施例中，所述光吸收层的材料为铜铟镓硒、铜铟硒、碲化镉、砷化镓和/或钙钛矿中的一种。在其中一个实施例中，所述薄膜太阳能电池还包括阻挡层，设置于所述缓冲层和所述导电窗口层之间。在其中一个实施例中，所述薄膜太阳能电池还包括反射层，设置于所述衬底远离所述背电极层的一面。本申请提供的实施例中，设置所述阻挡层可以有效阻挡电子进入所述背电极层和所述光吸收层，也可以增大所述薄膜太阳能电池的转化效率。另外，还可以在所述衬底远离所述背电极层的一面设置所述反射层，可以将穿过所述薄膜太阳电池的光反射回去，增加光照率，从而增大所述薄膜太阳能电池的转化效率。一种薄膜太阳能电池的制备方法，包括以下步骤：S10，制备背电极层，制备方法为在所述第一电极层上生长石墨烯薄膜作为第二电极层；S20，将所述第一电极层远离所述第二电极层的一面贴附在衬底上；S30，在所述第二电极层上制备光吸收层；S40，在所述光吸收层上制备缓冲层；S50，在所述缓冲层上制备导电窗口层；S60，在所述导电窗口层上制备顶电极。上述薄膜太阳能电池的制备方法在所述第一电极层上直接制备石墨烯薄膜，使得石墨烯薄膜不需要转移，不会在石墨烯薄膜和所述第一电极层的中间形成缺陷和复合中心。在确保不损失转化效率的同时简化了制备工艺。在其中一个实施例中，在所述S10中，采用化学气相沉积法在所述第一电极层上制备所述第二电极层。在其中一个实施例中，所述S10包括以下步骤：S11，抛光所述第一电极层表面。S12，对所述第一电极层的表面进行清洁。S13，在所述第一电极层上沉积生成所述第二电极层。S14，冷却所述第一电极层和所述第二电极层至室温。在其中一个实施例中，在步骤S40与步骤S50之间包括步骤：S70，在所述缓冲层上制备所述阻挡层。在其中一个实施例中，在步骤S60之后还包括步骤：S80，制备所述反射层。本申请提供的实施例中，采用化学气相沉积法制备石墨烯薄膜，在制备时，包括抛光、表面清洁、降温等步骤，使得石墨烯更好地附着在所述第一电极层上，从而增大这种方法制备出来的薄膜太阳能电池的光电转化效率。附图说明图1为本申请一个实施例中提供的薄膜太阳能电池的剖面结构示意图；图2为本申请另一个实施例中提供的薄膜太阳能电池的剖面结构示意图；图3为本申请一个实施例中提供的薄膜太阳能电池制备方法的流程图；图4为本申请另一个实施例中提供的薄膜太阳能电池制备方法的流程图。符号说明：薄膜太阳能电池100衬底110背电极层120第一电极层121第二电极层122光吸收层130缓冲层140导电窗口层150顶电极160阻挡层170反射层180具体实施方式为了使本申请的申请目的、特点和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。请参见图1，本申请提供一种薄膜太阳能电池100，包括衬底110、背电极层120、光吸收层130、缓冲层140、导电窗口层150和顶电极160。所述背电极层120覆盖所述衬底110。所述背电极层120包括第一电极层121和第二电极层122。所述第二电极层122覆盖所述第一电极层121。且所述第二电极层122的材料为石墨烯薄膜。所述光吸收层130覆盖所述第二电极层122。所述缓冲层140覆盖所述光吸收层130。所述导电窗口层150覆盖所述缓冲层140。所述顶电极160设置于所述导电窗口层150远离所述缓冲层140的一侧。所述衬底110的材料可以为金属、玻璃、透明聚合物等。在一个实施例中，所述衬底110的材料可以为不锈钢。通常，所述衬底110的厚度可以为50μm。所述背电极层120包括第一电极层121和第二电极层122。所述第一电极层121的材料可以为金属、玻璃、透明聚合物等。在一个实施例中，所述第一电极层121可以为铜箔。且铜箔的纯度可以为99.8％,厚度可以为25μm。所述第二电极层122的材料为石墨烯薄膜。在一个实施例中，所述石墨烯薄膜为单层薄膜结构。所述光吸收层130用于吸收太阳能，并将太阳能转化为电能。所述光吸收层130可以为任何光伏材料。在一个实施例中，所述光吸收层130的材料可以为铜铟镓硒、铜铟硒、碲化镉、砷化镓和/或钙钛矿中的一种。在一个实施例中，所述光吸收层130的厚度为0.5μm～1μm。所述缓冲层140的材料可以为硫化锌、硫化镉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜太阳能电池(100)，其特征在于，包括：衬底(110)；背电极层(120)，覆盖所述衬底(110)，包括第一电极层(121)和第二电极层(122)，所述第二电极层(122)覆盖所述第一电极层(121)，且所述第二电极层(122)的材料为石墨烯薄膜；光吸收层(130)，覆盖所述第二电极层(122)；缓冲层(140)，覆盖所述光吸收层(130)；导电窗口层(150)，覆盖所述缓冲层(140)；顶电极(160)，设置于所述导电窗口层(150)远离所述缓冲层(140)的一侧。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜太阳能电池(100)，其特征在于，包括：衬底(110)；背电极层(120)，覆盖所述衬底(110)，包括第一电极层(121)和第二电极层(122)，所述第二电极层(122)覆盖所述第一电极层(121)，且所述第二电极层(122)的材料为石墨烯薄膜；光吸收层(130)，覆盖所述第二电极层(122)；缓冲层(140)，覆盖所述光吸收层(130)；导电窗口层(150)，覆盖所述缓冲层(140)；顶电极(160)，设置于所述导电窗口层(150)远离所述缓冲层(140)的一侧。2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池(100)，其特征在于，所述第一电极层(121)的材料为铜，且厚度为20-30μm。3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池(100)，其特征在于，所述光吸收层(130)的材料为铜铟镓硒、铜铟硒、碲化镉、砷化镓和/或钙钛矿中的一种。4.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池(100)，其特征在于，还包括阻挡层(170)，设置于所述缓冲层(140)和所述导电窗口层(150)之间。5.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池(100)，其特征在于，还包括反射层(180)，设置于所述衬底(110)远离所述背电极层(120)的一面。6.一种薄膜太阳能电池(100)的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S10，制备背电极层(120)，制备方法为在...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩伟丹，
申请(专利权)人：北京铂阳顶荣光伏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11