CN103296129A - 柔性cigs太阳电池背电极层的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种柔性铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池背电极层的制备工艺，利用卷对卷(ROLL-TO-ROLL)的生产工艺，在柔性不锈钢衬底上依次沉积铬隔离层、钼层，做为CIGS吸收层的预制层及电池的背电极层。铬隔离层与钼层的制备均采用卷对卷(Roll-To-Roll)的镀膜方式，并且都利用直流磁控溅射的方法，在同一溅射室不同溅射源分步进行制备，整个过程简单可行，易于控制，制备的薄膜质量高。
Description
技术领域
本发明为一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池背电极层的制备工艺，属于光电元件领域，更确切的说属于光伏太阳电池领域。
背景技术
作为洁净能源的太阳能电池近年来迅速发展薄膜太阳能电池因具有成本低、可大规模生产、并易于集成等优点将成为未来太阳能电池的发展方向。其中铜铟镓硒薄膜太阳能电池具有高光吸收系数、高转化效率、可调的禁带宽度、高稳定性、较强的抗辐射能力等优点，被认为是第三代太阳能电池主要材料(第一代单晶硅，第二代多晶硅、非晶硅)，并已有产品进入太阳能电池市场。
小样品CIGS薄膜太阳能电池的最高转化效率2008年3月达到19.9％，由美国可再生能源实验室采用三步蒸发法制备。目前，CIGS类太阳能电池的转换效率最高值是德国ZSW于2010年8月公布的20.3％。但其面积只有0.5cm2。由于铜铟镓硒太阳电池元素配比难以控制、薄膜均匀性难以实现等特点，大面积的CIGS薄膜太阳电池制备难度极大、转换效率偏低而且制造设备昂贵。
发明内容
本发明为一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池背电极层的制备工艺。利用卷对卷的制备方法，可实现铜铟镓硒薄膜太阳电池的大批量生产。
本发明为一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池背电极层的制备工艺。本发明中，背电极层分铬隔离层与钼层的溅射。利用卷对卷(ROLL-TO-ROLL)的生产工艺，在柔性不锈钢衬底上依次沉积铬、钼层，做为CIGS吸收层的预制层及电池的背电极层。
本发明中，背电极层分铬隔离层与钼层的溅射在同一溅射室内完成，分步溅射。通过卷对卷的磁控溅射方法，电池卷由精密电机和结构控制匀速运动，传递到溅射室，完成建设过程。第一次收卷完成铬隔离层的溅射，铬隔离层溅射完成后进行钼层的溅射。其中，钼层的溅射又分两步，第二三次回卷分别完成高阻钼和低阻钼的溅射。
本发明中分步制备铬隔离层与钼层采用的技术方案为：
溅射室压强为1×10-4～1×10-3Pa时通入氩气，当溅射室真空度达到1～1.5Pa时，开始铬隔离层的溅射。溅射源采用直流溅射，溅射靶材为纯度≥99.9％的铬靶材。溅射的薄膜厚度为1～2μm。
铬层溅射完成后，维持溅射环境不变，进行二次回卷，开始高阻钼层的溅射。溅射源采用直流溅射，溅射靶材为纯度≥99.9％的钼靶材。溅射的薄膜厚度为0.1～0.2μm。
高阻钼溅射完毕后，维持溅射环境不变，调节氩气的流量，控制溅射室内的真空度为0.1～0.2Pa，进行第三次回卷，开始低阻钼层的溅射，溅射的厚度为0.9～1.2μm。
附图说明
图1为本发明一种柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池单元示意图。
图2为在以不锈钢为衬底制备的CIGS太阳电池的扫描电子显微镜(SEM)图。1为CIGS吸收层、2为低阻钼、3高阻钼、4铬层。从图中可见，铬与钼层及钼层与CIGS吸收层之间结合比较均匀致密，形成了良好的欧姆接触。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的方面特点、使用性及工业大批量生产的可行性，兹列举实施例：
因为不锈钢中得Fe元素易透过Mo进入吸收层降低电池性能，所以溅射Mo之前先溅射一层铬作为隔离层是很有必要的。当溅射室压强为1×10-4～1×10-3Pa时通入氩气，当溅射室真空度达到1～1.5Pa时，采用直流溅射法开始铬隔离层的溅射，溅射的薄膜厚度为1～2μm。隔离层溅射完毕后，维持溅射环境不变，进行二次回卷，开始高阻钼层的溅射，溅射的薄膜厚度为0.1～0.2μm。高阻钼溅射完毕后，在0.1～0.2Pa氩气氛下，进行第三次回卷，开始低阻钼层的溅射，溅射的厚度为0.9～1.2μm。
Claims (6)
1.一种柔性铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池背电极层的制备工艺，其特征在于：利用卷对卷(ROLL-TO-ROLL)的生产工艺，在柔性不锈钢衬底上依次沉积铬隔离层、钼层，做为CIGS吸收层的预制层及电池的背电极层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池的衬底为25～100μm厚的不锈钢带。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：铬隔离层与钼层的制备均采用卷对卷(Roll-To-Roll)的镀膜方式，并且都利用直流磁控溅射的方法制备。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：首先利用直流磁控溅射的方法在衬底上镀一层铬，厚度为1～2μm。镀金属铬的目的是阻止不锈钢衬底中得Fe元素向吸收层的扩散。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：利用直流磁控溅射的方法在铬层上溅射Mo层，钼层的厚度为1～1.5μm。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：Mo层的制备分两步完成，具体包括以下工艺步骤：
(1)在1～1.5Pa的氩气压下沉积一层0.1～0.2μm厚的Mo层。
(2)在0.1～0.2Pa的氩气压下沉积一层0.9～1.2μm厚的Mo层。
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