柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法技术

本发明专利技术涉及一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池及其制备方法。本发明专利技术属于太阳电池技术领域。柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，为多层膜结构，包括衬底、底电极、吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜和上电极，其特征是：衬底层为柔性金属材料或聚酰亚胺。柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，包括衬底、底电极、吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜和上电极的制备，其特点是：衬底用柔性金属或聚酰亚胺膜，清洗柔性衬底，将衬底置入真空中，进行辉光处理后，磁控溅射沉积０．５－１．５μｍ厚的底电极Ｍｏ。本发明专利技术的太阳电池具有不怕弯曲、高光电转换效率和高质量比功率等优点，制备方法简单独特、易于卷对卷大面积、大规模连续生产，应用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳电池
，特别是涉及一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池及其 制备方法。
技术介绍
现有的铜铟镓硒薄膜太阳电池，是在20世纪80年代后期开发出来的新型太阳电池，典型结构为如下的多层膜结构衬底/底电极/吸收层/缓冲层/窗口层/减反射膜/上电极。铜铟镓硒薄膜太阳电池采用玻璃为衬底，直接在玻璃上用溅射法制备底电极Mo。 采用玻璃为衬底的铜铟镓硒薄膜太阳电池虽然具有材料成本较低，目前工艺技术较成 熟的优点，但是由于玻璃为刚性衬底，限制了铜铟镓硒薄膜太阳电池的应用领域。在玻璃衬底上一般采用磁控溅射法制备Mo底电极，而在玻璃上制备的底电极 Mo与玻璃衬底的结合不好，尤其是在吸收层金属预制层的髙于550°C温度的制备过 程、吸收层的硒化或硫化过程以及缓冲层的化学浴方法制备过程中Mo底电极容易剥 落、爆皮，影响铜铟镓硒薄膜太阳电池的制备及其性能。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术存在的问题，提供了一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池及其 制备方法。本专利技术的目的之一是提供一种底电极既与衬底具有良好结合，又具有高电导特 性、高光电转换效率的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池。本专利技术的目的之二是提供一种安全稳定、工艺过程简单、便于采用巻对巻大面积、 大规模生产柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池的制备方法。本专利技术铜铟镓硒薄膜太阳电池以柔性金属(钛箔、不锈钢箔)或聚酰亚胺膜等柔性 材料作为衬底，在柔性衬底上用磁控溅射法制备双层膜或者增加金属/金属氧化物过渡 层的方法制备底电极Mo,由此来制得柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池的既与衬底具有良好 结合，又具有高的电导特性提高太阳电池的光电转换效率的底电极。铜铟镓硒薄膜太阳电池，由衬底、底电极、吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜和上电极构成。本专利技术采用柔性衬底，包括柔性金属(钛箔/不锈钢)或聚酰亚胺。在 底电极的制备方面，本专利技术提出在柔性衬底上增加金属或金属氧化物过渡层以及Mo 的双层膜结构来改善底电极与衬底的结合性以及电学性能。在柔性衬底上采用溅射方法制备底电极Mo，如若在较高氩气压强下制备金属Mo层，则可得到与衬底结合良好的底电极，但电阻较高，为50-250pQcm，不能很好地满 足薄膜太阳电池对底电极的电导要求会影响太阳电池的转换效率；若在较低的氩气压 强下制备金属Mo层，则得到的底电极电阻小，为10—15^ficm,但与衬底的结合差， 容易剥落、爆皮。因此，本专利技术采用双层膜结构，首先在靠近衬底采用在较髙氩气压 强下溅射Mo使其与衬底有良好附着，再在较低的氩气压强下溅射Mo,使其具有高电 导率，满足薄膜太阳电池的要求。在采用柔性衬底的铜铟镓硒薄膜太阳电池上溅射底电极Mo之前，首先在底电极 与衬底之间制备金属(如Cr)或金属氧化物(如八1203)过渡层，不仅可以使Mo底 电极与衬底具有良好的附着以及与吸收层形成良好界面，而且可以显著提高薄膜太阳电池的填充因子、开路电压、短路电流和光电转换效率，提高了电池性能。 本专利技术柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池采用如下技术方案柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，为多层膜结构，包括衬底、底电极、吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜和上电极，其特征是衬底层为柔性金属材料或聚酰亚胺。 本专利技术柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池还可以采用如下技术措施 所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特点是衬底厚为lO-lOOMm,柔性金属材料为钛箔或不锈钢箔。所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特点是衬底上有双层膜底电极Mo。 所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特点是衬底上有0.1-3pm厚的金属Cr，金属Cr层上有底电极Mo。所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特点是衬底上有0.5-5nm厚的八1203过渡层，Al2Cb过渡层上有底电极Mo。本专利技术柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法采用如下技术方案 所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，包括衬底、底电极、吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜和上电极的制备，其特点是衬底用柔性金属或聚酰亚胺膜，清洗柔性衬底，将衬底置入真空中，进行辉光处理后，磁控溅射沉积0.5-1.5pm厚的底电极Mo。本专利技术柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法还可以采用如下技术措施-所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，其特点是衬底加工厚度为 10-10(Him,柔性金属材料用钛箔或不锈钢箔。所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，其特点是柔性衬底辉光处理后， 首先在真空度O.l-lOPa、衬底温度80—200°C条件下，Mo靶溅射2—8min;然后控 制真空度0.005-0.05Pa, Mo靶溅射2—8min，得到双层膜底电极Mo。所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，其特点是柔性衬底辉光处理后， 首先用Cr靶溅射使衬底表面先溅射一层0.1-3拜厚的金属Cr，再用Mo靶溅射底电极 Mo。所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，其特点是柔性衬底辉光处理后， 首先用A1203靶溅射使衬底表面先溅射一层0.5-5nm厚的A1203，再用Mo靶溅射底电 极Mo。本专利技术具有的优点和积极效果本专利技术采用10—10(Hun厚的柔性金属(钛、不锈钢)和聚酰亚胺膜为衬底制备铜 铟镓硒柔性薄膜太阳电池，使铜铟镓硒薄膜太阳电池具有不怕弯曲、易于巻对巻大面 积连续生产、髙光电转换效率和髙质量比功率等优点，为制得重量轻、低成本的空间 和地面用太阳电池阵提供可能。因此铜铟镓硒薄膜太阳电池采用柔性衬底后，不仅大 大拓展了铜铟镓硒薄膜太阳电池的应用领域，由于其不怕弯曲，可以应用于飞艇、一 体化战斗服、救生衣、背包、头盔、帐篷、便携式充电装置等领域；另一方面，采用 柔性衬底后，可以提高薄膜太阳电池质量比功率、降低太阳电池阵的重量同时可以采 用巻对巻(roll-to-roll)大面积的生产工艺，有利于大规模生产，便于携带和运输，拓 展应用范围。 附图说明图1是柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池结构示意图。图中，l-上电极，2-减反射膜，3-窗口层，4-缓冲层，5-吸收层，6-底电极，7-衬底。具体实施例方式为能进一步公开本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，特例举以下实例并结合附图进 行详细说明如下。实施例l 参照附图1。柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，为多层膜结构，包括衬底7、底电极6、吸收层5、 缓冲层4、窗口层3、减反射膜2和上电极1，其衬底7层为柔性金属材料钛箔，衬底 7厚为10—100ixm,衬底7上有双层膜底电极Mo。实施例2柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，衬底层为厚25pm的聚酰亚胺膜，衬底上有0.3pm 厚的金属Cr,金属Cr层上有底电极Mo。其他结构同实施例1。 实施例3柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，衬底层为厚40nm的不锈钢箔，衬底上有2pm厚的Al203过渡层，Al203过渡层上有底电极M0。其他结构同实施例l。实施例4柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，包括衬底、底电极、吸收层、缓冲层、窗 口层、减反射膜和上电极的制备，其衬底用柔性金属钛箔。将钛箔清洗后放入真空室 进行辉光处理后，溅射沉积Mo底电极，首先在真空度为5Pa、衬底温度120。C条件 下时溅射6min，得到0.4pm厚的与衬底结合良好的Mo;再将氩气流量减少，使真空 度达到0.02Pa时溅射5min,得到一层0.3拜厚的具有较小电阻的Mo层，从而得到 Mo的双层膜结构。如此可以提高太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，为多层膜结构，包括衬底、底电极、吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜和上电极，其特征是：衬底层为柔性金属材料或聚酰亚胺。

【技术特征摘要】
1.柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，为多层膜结构，包括衬底、底电极、吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜和上电极，其特征是衬底层为柔性金属材料或聚酰亚胺。2. 根据权利要求1所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池,其特征是:衬底厚为10-100pm，柔性金属材料为钛箔或不锈钢箔。3. 根据权利要求l所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特征是衬底上有双层膜底 电极Mo。4. 根据权利要求l所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特征是衬底上有0.1-3pm 厚的金属Cr,金属Cr层上有底电极Mo。5. 根据权利要求l所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池，其特征是衬底上有0.5-5pm 厚的A1203过渡层，A1203过渡层上有底电极Mo 。6. 根据权利要求l所述的柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池制备方法，包括衬底、底电极、 吸收层、缓冲层、窗口层、减反射膜和上电极的制备，其特征是衬底用柔性金属 或聚酰亚胺膜，清洗柔性衬底，将衬底置入真空中，进行辉光处理后...

【专利技术属性】
技术研发人员：方小红，王庆华，赵彦民，冯金晖，杨立，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]