本发明专利技术是以硅薄膜为衬底的铜铟镓硒(Cu(In，Ga)Se2简称CIGS)薄膜双结太阳电池，采用多种薄膜沉积技术制备出该双结太阳电池。该双结太阳电池分为上电池和下电池。巧妙的将下电池薄膜化，提高了下电池的性能。能够解决在多晶硅太阳电池生产过程中出现的工艺复杂，能耗高等问题，并且将铜铟镓硒薄膜上电池很好的和下电池结合，解决了CIGS薄膜太阳电池生产过程中出现的稳定性差等问题。最终提高叠层电池的各项性能。该双结薄膜电池具有较低的生产成本，较高的稳定性，很长的使用寿命，以及较高光电转换效率，因此该双结薄膜电池具有比较好的开发和应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是涉及多晶硅电池、硅薄膜电池和铜铟镓硒(Cu(In，Ga) Se2简称CIGS)薄膜太阳电池，通过多种技术工艺制备出硅薄膜/铜铟镓硒双结薄膜电池，其光电转换效率高于多晶硅太阳电池、硅薄膜太阳电池和铜铟镓硒薄膜太阳电池。涉及器件物理、薄膜技术和新型太阳能电池，属于新材料技术以及新能源
技术介绍
在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源资源短缺并造成环境污染的形势下，太阳能光伏发电技术普遍得到各国政府的重视和支持。在技术进步的推动和逐步完善的法规政策的强力驱动下，光伏产业进入快速发展时期。薄膜太阳电池相较于晶体硅必须维持一定厚度而言，只需使用一层极薄光电材料，材料使用非常少；生产工序能够实现连续化，相对于晶体硅技术的间歇操作，效率大大提高且易于规模化；能够生产大尺寸电池，有助规模化生产。薄膜技术的优点能帮助大幅度降低生产成本，因而被认为有可能将太阳电池推向大众市场。特别是在多晶硅供应紧张，价格高的背景下，各国都加强了薄膜太阳电池的研究，以期能在下一代太阳电池技术的竞赛中抢得先机。本专利是结合硅薄膜和铜铟镓硒薄膜太阳电池的特点，制备高性能的新型硅薄膜 /铜铟镓硒双结薄膜太阳电池，从而提高薄膜太阳电池光电转换效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有高性能的硅薄膜/铜铟镓硒双结薄膜电池，电池分为上电池和下电池，上电池为铜铟镓硒薄膜电池，下电池为硅薄膜电池，结合了铜铟镓硒薄膜太阳电池和硅基太阳电池的优点，取长补短，提高电池的光电转换效率。本专利技术的技术方案是这样的一、在导电玻璃上使用沉积技术沉积P-Si和n-Si薄膜，得到硅薄膜下电池。二、在硅薄膜下电池上，继续沉积H+-ZnO薄膜，然后使用共蒸发或溅射后硒化技术沉积P+-Cufe^e2和p-Cu (In, Ga) Se2薄膜，磁控溅射或化学气相沉积技术沉积i-ai0、ai0:Al，最后再蒸镀镍铝电极，得到硅薄膜/铜铟镓硒双结薄膜电池。三，通过上述方法，可以提高太阳电池的光电转化效率，电池具有较高的稳定性，低廉的制造成本等特点ο所述制备的硅薄膜/铜铟镓硒双结薄膜电池的方法，通过如下步骤实现一、硅薄膜下电池的制备。首先在沉积了 ITO薄膜、FTO薄膜、Ζη0:Α1薄膜、金属钼薄膜的导电玻璃上，使用沉积技术沉积P-Si和n-Si薄膜，得到硅薄膜下电池。二、加热硅薄膜下电池，沉积Ii+-ZnO薄膜于硅薄膜下电池表面。三、铜镓硒和铜铟镓硒薄膜的生长采用多元共蒸发或溅射后硒化技术，先后分别沉积 CuGak2、p-Cu (In, Ga) Se2 薄膜。四、在P-Cu (In，Ga) Se2薄膜上沉积i_ZnO薄膜，得到高阻缓冲层。五、磁控溅射S1O Al薄膜。六、蒸镀镍铝电极，得到硅薄膜/铜铟镓硒双结薄膜电池。具体实施例方式实例1硅薄膜/铜铟镓硒双结薄膜电池分为上电池和下电池，上电池为铜铟镓硒薄膜电池，下电池为硅薄膜电池。一、硅薄膜下电池的制备。首先在导电玻璃上，使用磁控溅射沉积P-Si和n-Si 薄膜，其中磁控溅射采用ρ型和n型硅靶材，得到硅薄膜下电池。具体实现步骤在导电玻璃上，采用P型硅靶材，通入Ar气使工作气压为6Pa，两极电压为Vd = 240V,溅射时间为 IOmin,得到p-Si薄膜；采用η型硅靶材，通入Ar气使工作气压为6Pa，两极电压为Vd = 240V，溅射时间为5min，得到η-Si薄膜，即得到了硅薄膜下电池。二、在硅薄膜下电池上，使用等离子体增强化学气相沉积技术沉积Ii+-ZnO薄膜，其中Si源为二乙基锌或二甲基锌，氧源为吐和(X)2混合气体。具体实现待反应室抽真空至 1 X IO-3Pa时，开始加热硅薄膜下电池，升高到沉积温度320°C，打开载气和反应源，通入氩气调节反应腔的真空度，使工作气压为10Pa，Si源氧源=1 0.6-1 0.9，与此同时打开等离子体，两极电压为Vd = 260V，沉积5min，保温5min。三、铜镓硒和铜铟镓硒薄膜的生长采用多元共蒸发技术，工艺如下第一步首先蒸发99. 9999%的金属Cu，Ga和Se，蒸发时间为5min，衬底温度为450°C，得到CuGaSe2 ；第二步开始蒸发h和Ga，Cu和％，蒸发时间为25min，衬底温度为450°C，得到p_Cu (In, Ga) Se2薄膜。四、i-ZnO薄膜制备使用等离子体增强化学气相沉积技术沉积i-ZnO薄膜，通入氩气调节反应腔的真空度，使工作气压为6Pa，主要调节Si源和氧源的比例，Si源氧源= 1 1.0-1 1. 4，两极电压为 Vd = 240V，沉积 lOmin。五、ZnO Al薄膜制备采用磁控溅射方法，采用SiO Al靶材，通入Ar气使工作气压为6Pa，两极电压为Vd = 240V，沉积lOmin。溅射时间为lOmin。六、镍铝电极的制备采用镍铝合金制作双结薄膜电池的电极，为了防止Al扩散到电池内部，常蒸发Al之前先蒸发一层Ni层。工艺条件为真空1 X IO-4Pa,先蒸发Ni，缓慢将电压升高，开挡板，蒸镀10s，然后再升高电压，蒸镀aiiin。实例2硅薄膜/铜铟镓硒双结薄膜电池分为上电池和下电池，上电池为铜铟镓硒薄膜电池，下电池为硅薄膜电池。一、硅薄膜下电池的制备。首先在导电玻璃上，使用等离子体增强化学气相沉积技术沉积P-Si和n-Si薄膜，等离子体增强化学气相沉积采用有机硅烷，掺杂用硼烷和磷烷， 制备P-Si和n-Si，得到硅薄膜下电池。具体实现反应室抽真空至1X10_3I^时，开始加热玻璃基板，升高到沉积温度450°C，通入氩气、高纯硅烷和掺杂硼烷，调节反应腔的真空度， 使工作气压为lO-lOOPa，打开等离子体，沉积时间为20min，得到ρ-Si薄膜，关闭掺杂硼烷， 通入磷烷，继续沉积薄膜，沉积时间为5min，得到n-Si薄膜，即得到硅薄膜下电池。二、在硅薄膜下电池上，使用等离子体增强化学气相沉积技术沉积Ii+-ZnO薄膜，其中Si源为二乙基锌或二甲基锌，氧源为吐和(X)2混合气体。具体实现待反应室抽真空至 1 X IO-3Pa时，开始加热硅薄膜下电池，升高到沉积温度320°C，打开载气和反应源，通入氩气调节反应腔的真空度，使工作气压为10-100Pa，ai源氧源=1 0.6-1 0.9，与此同时打开等离子体，两极电压为Vd = 240V，沉积5min，保温5min。三、铜镓硒和铜铟镓硒薄膜的生长采用多元共蒸发技术，工艺如下第一步首先蒸发99. 9999%的金属Cu，Ga和Se，蒸发时间为5min，温度为350°C，得到CuGaSe2 ；第二步开始蒸发In和Ga, Cu和Se，蒸发时间为25min，温度为450°C，得到p-Cu(In, Ga) Se2薄膜。四、i-ZnO薄膜制备使用等离子体增强化学气相沉积技术沉积i-ZnO薄膜，通入氩气调节反应腔的真空度，使工作气压为10Pa，主要调节Si源和氧源的比例，Si源氧源 =1 1.0-1 1. 4，两极电压为 Vd = 240V，沉积 5min。五、S1O = Al薄膜制备采用磁控溅射方法，采用&ι0:Α1靶材，通入Ar气使工作气压为4. O-lOPa，两极电压为Vd = 240V，沉积lOmin。溅射时间为lOmin。六、镍铝电极的制备采用镍本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．硅薄膜／铜铟镓硒双结薄膜电池其特征在于：结合了硅薄膜和铜铟镓硒薄膜太阳电池特点，提高双结薄膜电池的光电转换效率。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王应民，张婷婷，蔡莉，李清华，李禾，程泽秀，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：36
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