鈦箔太陽能電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鐵巧太陽能電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類能源消耗的不斷增加，不可再生的能源如化石燃料的耗盡已是亟待解決 的問題?；茉聪目偭繉⒂诩s2030年出現(xiàn)拐點(diǎn)，可再生能源的比重將不斷上升，其中， 太陽能在未來能源結(jié)構(gòu)中的比重將越來越大，保守估計送一比重于2100年會超過60 %。太 陽能是眾多可再生能源中最為豐富的能源，全球太陽光一小時的能量就相當(dāng)于地球一年的 能耗，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于風(fēng)能、地?zé)?、水電、海洋能、生物能等能源?br>[0003] 太陽電池的重要發(fā)展方向是多用途的柔性基底太陽電池。與常規(guī)太陽電池W剛性 材料（玻璃等）作為基底的區(qū)別在于，柔性太陽電池的基底材料是柔軟、可彎曲的金屬巧片 或者有機(jī)高分子材料，例如不鎊鋼巧、鉛巧、聚醜亞胺薄膜等。柔性太陽電池是一種高端的 光伏產(chǎn)品，它具有如下明顯優(yōu)勢：（1)電池組件可W彎曲，適用于非平面的安裝條件；(2)電 池組件輕質(zhì)，質(zhì)量比功率高；（3)襯底材料消耗量小，成本低廉。
[0004] 柔性太陽電池脫離了傳統(tǒng)的基底材料玻璃，使其具備輕質(zhì)可彎曲的特性，但同時 也帶來了新的問題；柔性金屬襯底中大量存在的一些元素，比如Fe,容易在電池制備的高 溫工藝中通過金屬電極向吸收層擴(kuò)散，造成吸收層深能級滲雜，極大地影響電池的光電性 能。而送種影響對于鋼巧玻璃襯底是幾乎可W忽略的。因此，鐵巧太陽電池需要一層高度 化學(xué)穩(wěn)定的阻擋層，W防止類似于化的有害元素的擴(kuò)散。
[0005] 專利CN101268608A公開了一種具有傳導(dǎo)性阻擋層和具有鉛巧基底的光生伏打器 件。該專利公開的阻擋層適用于鉛巧基底，而不適用于其他柔性基底，例如鐵巧基底。原因 在于，鐵巧基底的熱膨脹系數(shù)與鉛巧不同，因此適用于鉛巧的擴(kuò)散阻擋層不能適應(yīng)鐵巧基 底，送往往會導(dǎo)致擴(kuò)散阻擋層與鐵巧基底的結(jié)合力不夠。
[0006] 因此，在有效防止鐵巧基底襯底的雜質(zhì)元素在高溫工藝中通過金屬電極向吸收層 擴(kuò)散的同時，進(jìn)一步加強(qiáng)阻擋層與鐵巧基底及第一電極層的結(jié)合力問題，尚需要進(jìn)一步探 索。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的主要目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的鐵巧太陽能電池的擴(kuò)散阻擋層 的阻擋效果和結(jié)合力不理想的問題，提供一種鐵巧太陽能電池及其制備方法，與此同時，本 發(fā)明提供一種鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層。
[0008] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0009] 鐵巧太陽能電池，包括鐵巧基底和在鐵巧基底上依次形成的擴(kuò)散阻擋層、第一電 極層、吸收層、緩沖層、第二電極層、減反層和表面電極層，所述擴(kuò)散阻擋層為H層或H層W 上結(jié)構(gòu)，所述擴(kuò)散阻擋層的每一層任選由W下組制成：
[0010] A組：鉛、鋼、鐵、媒、銅、鉛、銀、館、釘、姥、鉛、粗、鶴、鑲、餓、笛、金或銀，或它們的 合金；或
[0011] B組；娃的氮化物、氧化物或碳化物；或
[0012] C組；氮化鐵、氮化粗、氮化鶴或氮化鉛；
[0013] 所述擴(kuò)散阻擋層的厚度為IOnm~3000nm。
[0014] 本發(fā)明的鐵巧太陽能電池，選擇多層結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散阻擋層，并甄選擴(kuò)散阻擋層的組 成，本發(fā)明獲得的鐵巧太陽能電池，其擴(kuò)散阻擋層能有效防止鐵巧的雜質(zhì)元素進(jìn)入吸收層， 從而減少送些雜質(zhì)元素對吸收層的破壞，提高電池的性能。
[0015] 作為優(yōu)選，前述的鐵巧太陽能電池，所述第一電極層為鋼薄膜層。
[0016] 作為優(yōu)選，前述的鐵巧太陽能電池，所述擴(kuò)散阻擋層為H層結(jié)構(gòu)，包括靠近基底 層、中間層和靠近第一電極層。本發(fā)明的鐵巧太陽能電池，擴(kuò)散阻擋層通過優(yōu)選H層結(jié)構(gòu)， 不僅能有效防止鐵巧的雜質(zhì)元素進(jìn)入吸收層，且與此同時，能夠有效提高擴(kuò)散阻擋層與鐵 巧基底和第一電極層的結(jié)合力。
[0017] 作為優(yōu)選，前述的鐵巧太陽能電池，所述擴(kuò)散阻擋層的中間層由氮化鐵、氮化粗、 氮化鶴或氮化鉛的任一種制成。通過優(yōu)選中間層的前述組成，可W有效阻止鐵巧的雜質(zhì)元 素在銅鋼嫁砸電池的高溫制備過程中擴(kuò)散至吸收層，影響電池的性能。
[0018] 作為優(yōu)選，前述的鐵巧太陽能電池，所述擴(kuò)散阻擋層的靠近基底層由鐵制成。不僅 鐵與鐵巧的結(jié)合力為最佳，而且鐵在太陽能電池的高溫制備過程中不與砸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)， 不會影響電池的性能W及膜層的結(jié)合力。
[0019] 作為優(yōu)選，前述的鐵巧太陽能電池，所述擴(kuò)散阻擋層的靠近第一電極層由鐵、館或 氮化鐵制成。本發(fā)明通過優(yōu)選靠近第一電極層，因鐵、館及氮化鐵在制備過程中都生長為柱 狀晶結(jié)構(gòu)，而鋼同樣為柱狀晶結(jié)構(gòu)，屬于同質(zhì)外延生長類型，能夠有效提高擴(kuò)散阻擋層與第 一電極層的結(jié)合力。
[0020] 作為更進(jìn)一步優(yōu)選，前述的鐵巧太陽能電池，所述靠近基底層由鐵制成，所述中間 層由氮化鐵制成，所述靠近第一電極層由鐵制成，所述擴(kuò)散阻擋層的厚度為1200nm，所述第 一電極層為鋼薄膜層。
[0021] 作為本發(fā)明的第二個目的，本發(fā)明提供前述鐵巧太陽能電池的制備方法，包括如 下步驟：
[0022] (1)鐵巧基底進(jìn)行表面除油處理及表面拋光處理，使所述鐵巧基底表面粗糖度達(dá) 至IjInm~2000nm;
[0023] (2)在鐵巧基底上制備擴(kuò)散阻擋層，所述制備方法選自化學(xué)錐膜法、電化學(xué)錐膜 法、化學(xué)氣相沉積法、蒸錐法或磁控瓣射法的任一種；
[0024] (3)在擴(kuò)散阻擋層上依次制備第一電極層、吸收層、緩沖層、第二電極層、減反層和 表面電極層。
[0025] 作為本發(fā)明的第H個目的，本發(fā)明提供鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，設(shè)置于鐵巧 基底和第一電極層之間，所述擴(kuò)散阻擋層為H層或H層W上結(jié)構(gòu)，所述擴(kuò)散阻擋層的每一 層可任選由W下組制成：
[0026] A組：鉛、鋼、鐵、媒、銅、鉛、銀、館、釘、姥、鉛、粗、鶴、鑲、餓、笛、金或銀，或它們的 合金；或
[0027] B組；娃的氮化物、氧化物或碳化物；或
[0028] C組；氮化鐵、氮化粗、氮化鶴或氮化鉛；
[0029] 所述擴(kuò)散阻擋層的厚度為10皿~3000皿，所述第一電極層為鋼薄膜層。
[0030] 作為優(yōu)選，前述的鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，所述擴(kuò)散阻擋層為H層結(jié)構(gòu)，包括 靠近基底層、中間層和靠近第一電極層；所述中間層由氮化鐵、氮化粗、氮化鶴或氮化鉛的 任一種制成；所述靠近基底層由鐵制成；所述靠近第一電極層由鐵、館或氮化鐵制成。
[0031] 作為進(jìn)一步優(yōu)選，前述的鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，所述靠近基底層由鐵制 成，所述中間層由氮化鐵制成，所述靠近第一電極層由鐵制成，所述擴(kuò)散阻擋層的厚度為 1200nm。
[0032] 前述鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，其制備方法可W選自化學(xué)錐膜法、電化學(xué)錐膜 法、化學(xué)氣相沉積法、蒸錐法或磁控瓣射法的任一種。
[0033] 前述的鐵巧太陽能電池W及鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，其中的第一電極層，優(yōu) 選為鋼薄膜層。第一電極層的制備方法選自蒸錐法、磁控瓣射法中的任一種。第一電極層 的厚度為SOOnm~3000nm。
[0034] 前述的鐵巧太陽能電池W及鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，其中的吸收層可W選自 銅鋼嫁砸薄膜、銅鋒錫硫薄膜、銅鋼硫薄膜、蹄化領(lǐng)薄膜、染敏太陽能電池薄膜W及有機(jī)太 陽能電池薄膜的任一種。吸收層的制備方法可W選自電化學(xué)沉積法、納米晶顆粒涂覆法、蒸 錐法或磁控瓣射法的任一種。
[0035] 前述的鐵巧太陽能電池W及鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，緩沖層選自硫化鋒或硫 化領(lǐng)的任一種。緩沖層的制備方法選自溶液法、化學(xué)水浴法或磁控瓣射法的任一種。
[0036] 前述的鐵巧太陽能電池W及鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，第二電極層材料選自氧 化錫滲鋼、氧化錫滲氣、氧化鋒滲鉛、氧化鋒滲測或氧化鋒滲嫁的任一種。第二電極層的制 備方法選自磁控瓣射法、反應(yīng)瓣射法、電子束蒸發(fā)法中的任一種。
[0037] 前述的鐵巧太陽能電池W及鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，減反層材料選自氣化 鎮(zhèn)、二氧化鐵、氮化娃、二氧化娃、H氧化二鉛、氧化鎮(zhèn)或二氧化飾的任一種。減反層制備方 法選自為蒸發(fā)法、瓣射法或化學(xué)法中的任一種。
[003引前述的鐵巧太陽能電池W及鐵巧太陽能電池擴(kuò)散阻擋層，表面電極層材料選自 媒、鉛、銀等。表面電極層的制備方法通常為蒸發(fā)法。
[0039] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0040] 本發(fā)明的鐵巧太陽能電池及擴(kuò)散阻擋層，通過篩選擴(kuò)散阻擋層的結(jié)構(gòu)及各結(jié)構(gòu)的 組成成分，獲得的擴(kuò)散阻擋層能有效阻擋鐵巧的雜質(zhì)元素進(jìn)入吸收層，提高電池性能，同 時，能夠顯著增加擴(kuò)散阻擋層與鐵巧、第一電極層的結(jié)合力。
【附圖說明】
[0041] 圖1是本發(fā)明鐵巧太陽能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042] 圖2是實施例1制得的太陽能電池薄膜砸化后的照片；
[0043] 圖3是實施例1制得的太陽能電池的擴(kuò)散阻擋層的邸S測試結(jié)果圖；
[0044] 圖4是對比試驗制得的太陽能電池薄膜砸化后的照片。
[004引圖1中，1-基底、2-擴(kuò)散阻擋層，201-靠近基底層，202-中間層，203-靠近第一電 極層，3-第一電極層，4-吸收層，5-緩沖層，6-第二電極層，7-減反層，8-表面電極層。
【具體實施方式】
[0046] 下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明的上述
【發(fā)明內(nèi)容】
作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0047] 但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發(fā)明上 述技術(shù)思想情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括 在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0048] 實施例1本實施例是關(guān)于鐵巧太陽能電池、擴(kuò)散阻擋層及制備方法。
[0049] 鐵巧太陽能電池，結(jié)構(gòu)為；基底1為鐵巧；擴(kuò)散阻擋層2為H層結(jié)構(gòu)，厚度為 1200nm，其中靠近基底層201為鐵，中間層202為氮化鐵，靠近第一電極層203為鐵；第一電 極層3為鋼；吸收層4為銅鋼嫁砸薄膜；緩沖層5為硫化領(lǐng)；第二電極層6為氧化鋒滲鉛； 減反層7為氣化鎮(zhèn)；表面電極層8為媒/鉛/媒。
[0050] 制備方法：
[0051] (1)鐵巧基底1的處理：采用甲醇與濃硫酸的混合溶液進(jìn)行拋光處理，甲醇：濃硫 酸體積比為1:3,拋光時間為大約400s，電壓為大約10V。
[0052] (2)擴(kuò)散阻擋層2