【技术实现步骤摘要】
本公开涉及太阳能电池，具体地，涉及一种柔性金属衬底太阳电池的多层结构背电极及其制备方法。
技术介绍
1、柔性cigs薄膜太阳能电池越来越受关注，一方面柔性电池使用的原材料较少，另一方面其柔性的特点可以实现连续卷对卷的方式进行生产，从而大大降低太阳能电池的成本，最重要的是应用场景除了大型地面电站外，还可广泛用于地面分布式电站(如轻钢屋顶一体化、农业大棚一体化、曲面建筑一体化等)。
2、不锈钢薄片具有廉价、较好的机械稳定性和耐高温的特性，同时不锈钢具有与cigs相匹配的热膨胀系数，这使不锈钢作为柔性cigs太阳能电池的衬底广受青睐。但是，在使用不锈钢作为柔性衬底制备cigs时，沉积时的高温导致衬底中的fe元素会通过背电极渗透进入cigs中，使太阳能电池的效率下降。此外，柔性的衬底会对电池系统总体的应力平衡有更高的要求，以免电池在制备过程中产生撕裂甚至脱膜导致电池失效，同时也可满足卷对卷连续生产对衬底平整度的要求。
3、因此需要一种背电极结构，能平衡系统应力，并且可以阻止fe元素渗透进入cigs有源层中。
技术实现思路
1、本公开的目的是提供一种柔性金属衬底太阳电池的多层结构背电极，该电极能有效阻止fe、cr等有害元素进入有源层，并且平衡多层膜带来的背电极应力性卷曲。
2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种用于柔性金属衬底太阳电池的背电极，在沿远离金属衬底的方向上，所述背电极包括在第一主表面上层叠设置的第一金属氧化物层、阻挡层和第一功能层；>
3、所述第一金属氧化物层的材料选自moox，其中0.001≤x≤0.25，所述第一金属氧化物层的薄膜应力为-900mpa至-300mpa之间；
4、所述阻挡层含有金属cr、硅的氧化物、硅的氮氧化物、铝的氧化物、钛的氮化物、钛的氧化物或锆的氧化物；
5、所述第一功能层含有金属mo。
6、可选地，所述背电极还包括设置在所述阻挡层和所述第一功能层之间的第二金属氧化物层，所述第二金属氧化物层的材料选自mooy，其中0.001 ≤y≤0.25，所述第二金属氧化物层的薄膜应力在-900mpa至-300mpa之间。
7、可选地，所述第一金属氧化物层的材料选自moox，其中0.01≤x≤0.15；所述第二金属氧化物层的材料选自mooy，其中0.01≤y≤0.15。
8、可选地，所述第一金属氧化物层和所述第二氧化物层的厚度各自独立地为50-200nm；所述阻挡层的厚度为50-200nm；所述第一功能层的厚度为 100-400nm；所述金属衬底的材料选自不锈钢、铁箔、铬箔或镍箔。
9、可选地，所述背电极还包括在覆于所述金属衬底的第二主表面的第二功能层，所述第二功能层含有金属mo，所述第二功能层的厚度为300-600nm，所述第二功能层的薄膜应力在150mpa至600mpa之间。
10、本公开第二方面提供一种制备用于柔性金属衬底太阳电池的背电极的方法，该方法包括如下步骤：
11、s1、将第一金属衬底的正面进行第一磁控溅射以沉积第一金属氧化物层，得到第二金属衬底；其中，所述第一金属氧化物层含有moox，其中0.001 ≤x≤0.25；
12、s2、对所述第二金属衬底进行第二磁控溅射，以在所述金属氧化物层上沉积阻挡层，得到第三金属衬底；其中，所述阻挡层含有金属cr、硅的氧化物、硅的氮氧化物、铝的氧化物、钛的氮化物、钛的氧化物或锆锆的氧化物；
13、s3、对所述第三金属衬底进行第三磁控溅射，以在所述阻挡层上沉积第一功能层；其中，所述第一功能层含有金属mo。
14、可选地，步骤s1包括：在第一工艺气体中，采用第一mo靶对第一金属衬底的第一主表面进行所述第一磁控溅射；其中，第一工艺气体含有ar 和o2，o2的流量为5-500sccm，所述第一工艺气体中ar和o2的流量比为 (1-100)：1；溅射气压为0.002-0.01torr；溅射功率密度为15kw/m2以下；
15、步骤s2包括：在第二工艺气体中，采用cr靶、si钯、sial合金靶、 ti钯或zr钯对第二金属衬底进行所述第二磁控溅射；其中，第二工艺气体含有ar，以及可选的n2和/或o2；溅射气压为0.003-0.02torr；溅射功率密度为7kw/m2以上；
16、步骤s3包括：在第三工艺气体中，采用第二mo靶对第三金属衬底进行所述第三磁控溅射；其中，第三工艺气体含有ar；溅射气压为 0.003-0.02torr；溅射功率密度为30kw/m2以上。
17、可选地，该方法还包括步骤s4：对第一金属衬底的第二主表面进行所述第四磁控溅射，以在所述阻挡层上沉积第二功能层；其中，所述第二功能层含有金属mo；
18、优选地，在第四工艺气体中，采用第三mo靶对第一金属衬底的第二主表面进行所述第四磁控溅射；其中，所述第四工艺气体含有ar；溅射气压为0.003-0.02torr；溅射功率密度为30kw/m2以上。
19、可选地，步骤s2还包括：对所述第二金属衬底进行第二磁控溅射后再对其进行第五磁控溅射，以在所述金属氧化物层上依次沉积所述阻挡层和第二金属氧化物层，得到第三金属衬底；
20、其中，所述第二金属氧化物层含有mooy，0.001≤y≤0.25。
21、本公开第三方面提供一种太阳能电池，所述太阳能电池包括第一方面所述的背电极。
22、通过上述技术方案，制备得到的背电极通过加入金属氧化物层，不仅能够提高背电极对fe、cr等有害元素的阻挡效果，有效减少进入cigs有源层中fe、cr元素的含量，还能够起到平衡薄膜应力的作用，平衡多层膜带来的背电极应力性卷曲；提高电池效率。
23、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种用于柔性金属衬底太阳电池的背电极，其特征在于，在沿远离金属衬底的方向上，所述背电极包括在第一主表面上层叠设置的第一金属氧化物层、阻挡层和第一功能层；
2.根据权利要求1所述的背电极，其中，所述背电极还包括设置在所述阻挡层和所述第一功能层之间的第二金属氧化物层，所述第二金属氧化物层的材料选自MoOy，其中0.001≤y≤0.25，所述第二金属氧化物层的薄膜应力在-900MPa至-300MPa之间。
3.根据权利要求2所述的背电极，其中，所述第一金属氧化物层的材料选自MoOx，其中0.01≤x≤0.15；
4.根据权利要求2所述的背电极，其中，所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层的厚度各自独立地为50-200nm；所述阻挡层的厚度为50-200nm；所述第一功能层的厚度为100-400nm；
5.根据权利要求1所述的背电极，其中，所述背电极还包括在覆于所述金属衬底的第二主表面的第二功能层，所述第二功能层含有金属Mo，所述第二功能层的厚度为300-600nm，所述第二功能层的薄膜应力在150MPa至600MPa之间。
...【技术特征摘要】
1.一种用于柔性金属衬底太阳电池的背电极，其特征在于，在沿远离金属衬底的方向上，所述背电极包括在第一主表面上层叠设置的第一金属氧化物层、阻挡层和第一功能层；
2.根据权利要求1所述的背电极，其中，所述背电极还包括设置在所述阻挡层和所述第一功能层之间的第二金属氧化物层，所述第二金属氧化物层的材料选自mooy，其中0.001≤y≤0.25，所述第二金属氧化物层的薄膜应力在-900mpa至-300mpa之间。
3.根据权利要求2所述的背电极，其中，所述第一金属氧化物层的材料选自moox，其中0.01≤x≤0.15；
4.根据权利要求2所述的背电极，其中，所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层的厚度各自独立地为50-200nm；所述阻挡层的厚度为50-200nm；所述第一功能层的厚度为100-400nm；
5.根据权利要求1所述的背电极，其中，所述背电极还包括在覆于所述金属衬底的第二主表面的第二功能层，所述第二功能层含有金属mo，所述第二功能层的厚度为300-600nm，所述第二功能层的薄膜应力在150...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩钰，李博研，钟大龙，黄星烨，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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