光电转换装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种光电转换装置及其简单、低成本的制造方法，该装置具有结构简单，光的转换效率高、稳定性好，无污染等优点；制造方法工艺简便，按照本发明专利技术，可以避免采用十分昂贵的真空环境下的加工制造手段，高效率、低成本地工业化生产一种高光电转换装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电材料和制品制造领域，涉及一种材料和制品及其制造成型方法，特别涉及一种。
技术介绍
太阳是一个炽热的气态球体，一个巨大、久远、用之不竭的能源。太阳能作为一种清洁的、没有任何污染的能源越来越受到和引起世界各国的关注和极大的兴趣。人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。迄今，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能发电又称光伏发电。从长远前景来看，在新能源中，光伏发电是最具潜力的战略替代发电手段。相关专家预测，到本世纪后期，太阳能发电将在世界电能结构中占据80％的位置。然而，由于技术问题，迄今商业化的光伏发电装置/太阳能电池的价格太高、光电转换效率过底。在城市电力系统中，高昂的一次性投资成本无疑更为光伏发电装置/太阳能电池产品推广增加了难度，大规模开发和利用光伏太阳能发电，提高电池的光电转换效率和降低生产成本成为核心所在。因此，提高效率，降低成本，扩大规模成为现今开发、生产光伏发电装置/太阳能电池的主题。中国专利公开说明书CN03120662.X公开了一种，涉及一种可以提高晶体硅类半导体和非晶体硅类半导体的界面特性，改善结合特性的光电转换装置。这种光电转换装置具有一种导电型的导入有杂质的晶体类半导体，形成在所述导电型晶体类半导体上的、基本上为真正的非晶体类半导体薄膜，以及形成在这种基本上为真正的非晶体类半导体薄膜上的、同种导电型的导入有杂质或其他种导电型杂质的非晶体类半导体薄膜，而且在由所述晶体类半导体和基本上为真正的非晶体类半导体薄膜形成的界面处，还使减少所述基本上为真正的非晶体类半导体薄膜的平均配位数目用的原子浓度比主体中的浓度高。但其制造方法复杂，生产成本较高。中国专利公开说明书CN200510003971.2公开了一种光电转换装置，该装置使用电阻率和透过率之间关系的透明电极或者透明导电膜来实现光电转换率。在透明绝缘性基板上至少依次层积有第一透明电极，由p型硅层、i型硅层以及n型硅层构成的pin结构或者nip结构的微结晶硅层，第二透明电极以及背侧电极，其中，所述第一透明电极以及所述第二透明电极的至少某一项是添加Ga的ZnO层，所述Ga的含量相对于Zn为小于或等于15原子。但其制造成本较高。中国专利公开说明书CN200510072744.5提供了一种可以排除不必要的红外线光，且可提高可靠性的光电转换装置。它包括在表面上形成了光电转换元件的半导体基板；以覆盖半导体基板表面的至少一部分的方式设置的可见光滤波器；粘接在半导体基板表面上的上部支撑基体；上部支撑基体用吸收红外线光的树脂层)粘接了多个具有透光性的基体。但其制造工艺复杂。中国专利公开说明书CN200480004033.8提供了一种薄膜光电转换装置，特别是提供一种集成化薄膜光电转换装置，它在包含结晶硅光电转换单元的薄膜光电转换装置中，通过不使开放端电压和填充因数变小来改善光电转换效率。该薄膜光电转换装置，是在透明基板一侧的主面上至少把透明电极膜、结晶硅光电转换单元和背面电极膜顺序形成的薄膜光电转换装置，形成所述结晶硅光电转换单元后，在其表面的一部分上具有白浊变色区域。所述白浊变色区域最好是小于或等于光电转换区域面积的5％。而且最好是制成集成化薄膜光电转换装置。然而，该方法之主要缺点是光电转化率不高。中国专利公开说明书CN200610082461.3提供了一种和半导体装置，使漏电流得到抑制。该光电转换装置包括衬底上的第一电极；第一电极上的光电转换层，该光电转换层包括具有一种导电性的第一导电层、第二半导体层以及具有与第一半导体层的导电性相反导电性的第三半导体层，其中第一电极的末端部分覆盖有第一半导体层；在第三半导体层之上提供绝缘薄膜，在该绝缘薄膜之上提供与第三半导体薄膜电连接的第二电极，该绝缘薄膜位于第三半导体薄膜和第二电极之间，且其中位于光电转换层区域中的第二半导体层的一部分和第三半导体层的一部分被去除，该区域没有覆盖绝缘薄膜。中国专利说明书CN200310107262.X提供了一种无镉铜铟镓硒薄膜太阳能电池缓冲层薄膜的制备方法，即在铜铟镓硒光学吸收层薄膜的表面上镀覆金属锌薄膜，然后将镀覆有金属锌薄膜的电池基板表面用光辐照加热，其衬底背面用接触式热源或光辐照方式加热，固态硒源或/和硫源用接触式热源和光辐照协同方式来加热，硒源或/和硫源的温度控制在160～280℃，硒或硫蒸气与锌薄膜之间用光辐射来催化它们的合成反应，锌薄膜的硒化或/和硫化处理温度控制在180～420℃，用时2～10分钟将锌薄膜转化成n-型ZnSe或ZnS半导体薄膜材料，制成无镉铜铟镓硒薄膜太阳能电池中的缓冲层薄膜。然而，该方法之主要缺点是制造成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简单、低成本制造一种，以克服现有制造技术存在的缺陷。本专利技术的显著特点是本专利技术装置具有结构简单，光的转换效率高、稳定性好，无污染，工艺简便等优点；按照本专利技术，可以避免采用十分昂贵的真空环境下的加工制造手段，高效率、低成本地工业化生产一种高光电转换装置。按照本专利技术制造的光电转换装置包括衬底、金属背电极层、过渡层、光吸收层、缓冲层1(n型层)、缓冲层2、透明导电层、集电栅和/或减反射膜层，其特征在于所述的光吸收层中的铜(Cu)铟(In)镓(Ga)硒(Se2)或硫化物(S2)的原子百分配比为CuIn1-xGax(Se2或S2)，其中0.1＜x＜0.34；金属背电极层、过渡层和/或光吸收层中混有重量百分比为0-20％的钠和/或钙元素或含钠和/或钙元素的化合物，或进而在金属背电极层与光吸收层之间包含一层重量百分比小于20％的碱金属薄膜。所述的衬底是由高分子材料、高分子材料基混合物、高分子材料基复合物、高分子材料/金属层合物、硅、陶瓷、玻璃或金属材料制成的箔、膜、片或板块。衬底的表面和/或底面是平面、非平面或具任何形状的一维或多维结构。本专利技术涉及的光电转换装置制造方法包括下列步骤1)在无金属背电极层的衬底上涂覆钼、镍、铌、铜、铝、含钠碱金属或它们的合金，形成金属背电极层，2)在金属背电极层表面上涂覆一层氧化锌或硫化锌，形成过渡层，3)在过渡层表面上按原子百分配比为Cu In1-xGax(Se2或S2)，其中0.1＜x＜0.34涂覆一层化合物，或进而在此过程中添加重量百分比为0-20％的钠和/或钙元素或含钠和/或钙元素的化合物，形成光吸收层；或按下列方法之一制备光吸收层a)先将按原子百分配比为CuIn1-xGax(Se2或S2)，其中0.1＜x＜0.34，及其它添加剂配成的一体溶液涂覆到过渡层表面上后，对其施热熔炼，再经热处理形成光吸收层；b)先将按原子百分配比为CuIn1-xGax，其中0.1＜x＜0.34，及其它添加剂配成的一体溶液涂覆到过渡层表面上后，对其施热熔炼，再经热处理，在熔炼和/或热处理过程中，按原子百分配比为CuIn1-xGax(Se2或S2)，其中0.1＜x＜0.34，施加Se2或S2蒸汽或喷液，形成光吸收层；c)按CuIn1-xGax原子百分配比，其中0.1＜x＜0.34，先将Cu In及其它添加剂配成的溶液涂覆到过渡层表面上形成一层薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电转换装置，该装置包括衬底、金属背电极层、过渡层、光吸收层、缓冲层１（ｎ型层）、缓冲层２、透明导电层、集电栅和／或减反射膜层，其特征在于：所述的光吸收层中的铜（Ｃｕ）铟（Ｉｎ）镓（Ｇａ）硒（Ｓｅ↓［２］）或硫化物（Ｓ↓［２］）的原子百分配比为ＣｕＩｎ↓［１－ｘ］Ｇａ↓［ｘ］（Ｓｅ↓［２］或Ｓ↓［２］），其中０．１＜ｘ＜０．３４；金属背电极层、过渡层和／或光吸收层中混有重量百分比为０－２０％的钠和／或钙元素或含钠和／或钙元素的化合物，或进而在金属背电极层与光吸收层之间包含一层重量百分比小于２０％的碱金属薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种光电转换装置，该装置包括衬底、金属背电极层、过渡层、光吸收层、缓冲层1(n型层)、缓冲层2、透明导电层、集电栅和/或减反射膜层，其特征在于所述的光吸收层中的铜(Cu)铟(In)镓(Ga)硒(Se2)或硫化物(S2)的原子百分配比为CuIn1-xGax(Se2或S2)，其中0.1＜x＜0.34；金属背电极层、过渡层和/或光吸收层中混有重量百分比为0-20％的钠和/或钙元素或含钠和/或钙元素的化合物，或进而在金属背电极层与光吸收层之间包含一层重量百分比小于20％的碱金属薄膜。2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其特征在于所述的衬底是由高分子材料、高分子材料基混合物、高分子材料基复合物、高分子材料/金属层合物、硅、陶瓷、玻璃或金属材料制成的箔、膜、片或板块。3.根据权利要求1或2所述的光电转换装置，其特征在于所述的衬底表面和/或底面是平面、非平面或具任何形状的一维或多维结构。4.制造如权利要求1所述的光电转换装置的方法，其特征在于该方法包括下列步骤1)在无金属背电极层的衬底上涂覆钼、镍、铌、铜、铝、含钠碱金属或它们的合金，形成金属背电极层，2)在金属背电极层表面上涂覆一层氧化锌或硫化锌，形成过渡层，3)在过渡层表面上按原子百分配比为CuIn1-xGax(Se2或S2)，其中0.1＜x＜0.34涂覆一层化合物，或进而在此过程中添加重量百分比为0-20％的钠和/或钙元素或含钠和/或钙元素的化合物，形成光吸收层；或按下列方法之一制备光吸收层a)先将按原子百分配比为CuIn1-xGax(Se2或S2)，其中0.1＜x＜0.34，及其它添加剂配成的一体溶液涂覆到过渡层表面上后，对其施热熔炼，再经热处理形成光吸收层；b)先将按原子百分配比为CuIn1-xGax，其中0.1＜x＜0.34，及其它添加剂配成的一体溶液涂覆到过渡层表面上后，对其施热熔炼，再经热处理，在熔炼和/或热处理过程中，按原子百分配比为CuIn1-xGax(Se2或S2)，其中0.1＜x＜0.34，施加Se2或S2蒸汽或喷液，形成光吸收层；c)按CuIn1-xGax原子百分配比，其中0.1＜x＜0.34，先将Cu In及其它添加剂配成的溶液涂覆到过渡层表面上形成一层薄膜，干燥后再将Cu和Ga及其它添加剂涂覆到CuIn薄膜上，之后，对它们施热熔炼，再经热处理，在熔炼和/或热处理过程中，按原子百分配比...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘津平，
申请(专利权)人：刘津平，
类型：发明
国别省市：12[]