薄膜太阳能电池组件如何快速的打开国内市场？ 膜太阳能电池组件的制备流程是怎么样_微博生活网
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薄膜太阳能电池组件如何快速的打开国内市场？
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申请/专利权人：
公开/公告号：CNA
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【说明书】：
技术领域本发明属于光伏技术领域，具体地说涉及一种薄膜太阳能电池的制备方法。背景技术在薄膜太阳能电池行业中，透明导电薄膜(TCO)发挥着重要作用。其中，采用LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，低压化学气相沉积)制备的硼掺杂氧化锌(B:ZnO或BZO)透明导电薄膜在薄膜太阳能电池行业，特别是在硅基薄膜电池行业占有主导地位。虽然LPCVD法制备的透明导电薄膜与其他方法制备的透明导电薄膜(如磁控溅射法制备的ITO、FTO、AZO)相比具有一定的价格优势，但在整个薄膜电池制造成本中所占的比例依旧相对较高(30％-40以上)。因此，如果能够降低LPCVD法制备的BZO透明导电薄膜的成本，就会显著降低薄膜电池总成本。目前产业化应用的BZO薄膜，厚度大约在1.6μm～1.8μm左右，方阻大约在12Ω/□～17Ω/□左右，这样才能满足BZO薄膜在太阳能电池上导电和透光性能的需要。LPCVD法制备的BZO薄膜的导电性和光学性能主要受两个方面的影响：一是薄膜的厚度，二是硼(B)掺杂量。一方面，通过减小BZO薄膜的厚度，可以提高BZO薄膜的光学透过性，但其导电性能将会下降，从而不能满足高效薄膜电池的需求；另一方面，通过提高硼掺杂量，可以提高BZO薄膜的导电性能，但同时也会明显降低光在长波长区的透过率，如图1所示(DEZ为BZO薄膜生成的主要反应源,B2H6为采用H2稀释成1％后作为B掺杂源)。综上，通过提高硼的掺杂量来提高BZO的导电性能对于薄膜太阳能电池的转化效率是不利的。因此，在薄膜太阳能电池行业，对于BZO薄膜的制备首先要满足硼的掺杂浓度(低浓度掺杂)合适，然后通过控制BZO薄膜的厚度来满足导电性能的需要。由此，BZO薄膜的厚度在一定程度上成为BZO导电性能的一个关键因素。而BZO薄膜的厚度又直接关系到生产成本，同时也会影响薄膜太阳能电池对光的利用率，即电池的光电转化效率。因此，需要制备出一种膜厚较小，而导电性能和透光性能较高的BZO薄膜，来提高薄膜太阳能电池的光电转化效率和降低生产成本。发明内容为了能够制备出膜厚小、导电性好、透光性高的BZO薄膜和光电转换效率高的薄膜太阳能电池，本发明提供了一种薄膜太阳能电池的制备方法。根据本发明的一个方面，提供一种薄膜太阳能电池的制备方法，所述制备方法包括步骤：a)在玻璃衬底上通过LPCVD沉积BZO薄膜；b)在氢气气氛下对所述BZO薄膜进行退火处理；c)在所述BZO薄膜上形成第一开口，并对所述BZO薄膜进行清洗；d)在所述BZO薄膜上形成发射极层，所述发射极层覆盖所述第一开口；e)在所述发射极层上紧邻所述第一开口形成第二开口；f)在所述发射极层上形成背电极，所述背电极覆盖所述第二开口；g)在所述背电极以及所述发射极层上形成第三开口。根据本发明的一个具体实施方式，在所述步骤a)中，沉积所述BZO薄膜时：H2O:DEZ的流量比为0.8～1.3；H6B2相对于DEZ的掺杂量为0.5％-6％。根据本发明的一个具体实施方式，在所述步骤a)中H6B2用H2或者Ar气进行稀释，其中H6B2含量为0.5-3％。根据本发明的另一个具体实施方式，所述步骤a)中的反应温度为160℃～170℃。根据本发明的又一个具体实施方式，所述BZO薄膜的厚度为nm。根据本发明的又一个具体实施方式，所述退火处理在160℃～250℃的温度下进行。根据本发明的又一个具体实施方式，所述退火处理在160℃～220℃的温度下进行。根据本发明的又一个具体实施方式，所述退火处理的保温时间为10min～60min。根据本发明的又一个具体实施方式，在所述步骤d)中，采用PECVD法或者磁控溅射法在所述BZO薄膜上制备所述太阳能电池发射极层。根据本发明的又一个具体实施方式，采用激光烧蚀的方式形成所述第一开口、第二开口和第三开口。本发明通过LPCVD制备了厚度较小的BZO薄膜，然后通过H退火降低方阻，来提高BZO薄膜的透光性、导电能力。这样不仅可以提高对光的利用率进而提高薄膜电池的光电转化效率，而且可以通过降低BZO薄膜的厚度而减小生产成本。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1所示为具有不同硼掺杂量BZO薄膜在不同波长区域的透光率的曲线图；图2所示为根据本发明提供的一种薄膜太阳能电池的制备方法的一个具体实施方式的流程示意图；图3所示采用本发明提供的制备方法制备的薄膜太阳能电池的一个具体实施方式的结构示意图；图4所示为硼源掺杂气体流量为50sccm和150sccm、DEZ气体流量为500sccm时的BZO薄膜在氢气气氛下不同温度下的方阻变化曲线图；图5所示为不同退火温度下BZO薄膜对不同波长的光的光学透过率的变化曲线图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。具体实施方式下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。参考图2，图2所示为根据本发明提供的一种薄膜太阳能电池的制备方法的一个具体实施方式的流程示意图。该方法包括：步骤S101，在玻璃衬底100上通过LPCVD沉积BZO薄膜200。为了增加薄膜太阳能电池的硬度，使其更加坚固耐用的玻璃衬底，可选的，所述玻璃衬底100选用化学法钢化的薄玻璃。优选的，采用LPCVD进行沉积时，H2O:DEZ的流量比为0.8～1.3；采用H2或者Ar气对H6B2进行稀释，其中H6B2的含量为0.5-3％，例如，0.5％，1％或3％。将稀释后气体做为掺杂源，所述H6B2相对于DEZ的掺杂量为0.5％-6％，例如，0.5％，3％或6％。可选的，反应温度为160℃～170℃，例如：160℃，165℃或者170℃。通过LPCVD方法，可以在玻璃衬底100上沉积厚度较薄的BZO薄膜200。优选的，所述BZO薄膜200的厚度为nm，例如：1300nm，1600nm或者1800nm。之后，执行步骤S102，在氢气(H2)气氛下对所述BZO薄膜200进行退火处理。该退火处理在氢气气氛下进行，氢气用量不大，因此花费远远低于使用特种气体DEZ，这在很大程度上降低BZO薄膜200的生产成本。用LPCVD法制备的BZO薄膜，通过氢退火处理，可有效提高BZO薄膜200的导电能力；而由于BZO薄膜200的膜厚较小，则可以提高BZO薄膜200的透光性；以上两点的改善，可以有效提高薄膜太阳能电池的光电转换效率。可选的，所述退火处理在160℃～250℃的温度下进行。优选的，所述退火处理的温度为160℃～220℃的温度，例如：160℃、190℃或者220℃。优选的，所述退火处理的保温时间为10min～60min，例如：10min，35min或者60min。参考图4，随着退火温度的升高，硼源气体掺杂流量为50sccm和150sccm的BZO薄膜200的方阻均呈下降趋势。相同退火温度下，硼源气体掺杂量越高，方阻越低。参考图5，经过氢退火的BZO薄膜对于不同波长的光的透光率与未经过氢退火的BZO薄膜相比有显著的增加。步骤S103，在所述BZO薄膜上形成第一开口P1，并对所述BZO薄膜进行清洗。优选的，采用激光烧蚀的方式来形成第一开口P1。更优选的，采用紫外激光来进行烧蚀，例如：355nm的紫外激光。第一开口P1形成后，对BZO薄膜进行清洗，以便进行下一步操作。步骤S104，在所述BZO薄膜200上形成太阳能电池的发射极层300，所述发射极层300覆盖所述第一开口P1。
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一种提高薄膜太阳能电池效率的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高薄膜太阳能电池效率的制备方法，用于硅基薄膜电池或铜铟镓硒CIGS电池的制备过程，均包括有在衬底上镀第一加工层、刻划第一沟槽、镀第二加工层、刻划第二沟槽、镀第三加工层和刻划第三沟槽步骤，其特征在于：刻划时使A区的各节平均宽度a大于总平均宽度d，B区的各节平均宽度b小于总平均宽度d，C区的各节平均宽度c等于总平均宽度d。本发明将目前通行的均一刻划方式改为补偿修正刻划的方式，将边缘子电池宽度有选择性地适当加宽，而将电池区域特性好的子电池宽度略微变窄，在不影响电池板整体膜层有效开口宽度的情况下使得电池组件的稳定效率提高1%以上，同时具有适用面广、不增加制造成本和简便易行等优点。
【专利说明】一种提高薄膜太阳能电池效率的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于薄膜太阳能电池【技术领域】，具体的说是一种提高薄膜太阳能电池效率的制备方法。
【背景技术】
[0002]作为太阳能电池的一员，薄膜太阳能电池(包括硅基薄膜太阳能电池和铜铟镓硒CIGS、CIS薄膜太阳能电池等产品)由于节省原材料、制造过程能耗低、制造成本低、基板尺寸大、便于规模化生产、便于与建筑形成一体化节能产品等优点而成为太阳能电池的主要发展方向之一。但薄膜太阳能电池与单晶和多晶硅电池相比也存在如下劣势:其转化效率还比较低，需占用较大的安装面积并增加安装维护成本；而且硅基薄膜电池还存在明显的光致衰退问题。
[0003]薄膜太阳能电池是由一系列具有各种功能的薄膜组成的半导体物理器件，其核心膜层为光电转化膜层，主要由化学气相沉积(CVD);等离子增强化学气相沉积(PECVD);蒸发镀膜；溅射镀膜等真空工艺技术制成。由于采用了大尺寸基板(如1.1米X1.3米等)，而所使用的大型镀膜设备由于工艺气体、温度、电磁场、等离子体、靶材、蒸发源等工艺参数的空间分布不均匀而导致光电转化膜的厚度及光电特性不能够绝对均匀一致，从而导致了该基板不同位置处由于镀膜层物理特性的不同而出现“子电池”功率及稳定性的不同。
[0004]通常状态下，基板的四个角及边缘区域的“子电池”性能往往是相对比较差的。以1.1米X 1.3米基板为例，一般工艺要求下薄膜电池被激光均匀地刻划成由几十到上百个等宽度的“子电池”串联而成，而通过对在如图1所示的不同位置处切割下来的“子电池”进行测试，经过1000小时光照后稳定的衰减率相对值如表1所示:
【权利要求】
1.一种提高薄膜太阳能电池效率的制备方法，包括有在衬底上镀第一加工层、刻划第一沟槽、镀第二加工层、刻划第二沟槽、镀第三加工层和刻划第三沟槽步骤，其特征在于:所述的第一沟槽、第二沟槽或第三沟槽的在相应的加工层上分别刻划总数为2m+2n+k条的沟槽，其中m、η和k均为自然数，且自左向右起，加工层左侧边缘到第I条沟槽之间构成正极区，第I条到第2条沟槽之间构成第I节,第m-Ι条至第m条之间构成第m节，以此类推,则第2m+2n+k条至加工层右侧边缘构成第2m+2n+k节；
加工层表面分为正极区、A区、B区和C区，其中A区由位于加工层左侧的m节和位于加工层右侧的m节组成，B区由最中间的k节组成，C区位于A区和B区之间，C区由其余的2n节组成；
衬底总宽为L，衬底左右两侧经激光扫边而成的边缘区以及加工层上正极区的宽度合计为U，加工层上的A区各节平均宽度为a，B区各节平均宽度为b，C区各节平均宽度为C，所有各节的总平均宽度为d，则其余部分宽度V=L-U =2mXa+kXb+2nXc= (2m+2n+k) Xd ；
刻划时使A区的各节平均宽度a大于总平均宽度d，且a & dX 1.025，B区的各节平均宽度b小于总平均宽度d，且b≥dX0.975，C区的各节平均宽度c等于总平均宽度d ；
在用于硅基薄膜电池制备时，当刻划的沟槽为第一沟槽时，对应的加工层为透光导电氧化物层，当刻划的沟槽为第二沟槽时，对应的加工层为半导体光电转化层，当刻划的沟槽为第三沟槽时，对应的加工层为半导体光电转化层和背电极层；
在用于铜铟镓硒CIGS电池时，当刻划的沟槽为第一沟槽时，对应的加工层为背电极层，当刻划的沟槽为第二沟槽时，对应的加工层为半导体光电转化层，当刻划的沟槽为第三沟槽时，对应的加工层为透光导电氧化物层和半导体光电转化层。
2.根据权利要求1所述的提高薄膜太阳能电池效率的制备方法，其特征在于:用于硅基薄膜电池的制备过程，并包括如下步骤:(I)提供在表面镀有透光导电氧化物层的衬底；(2)使用脉冲激光束穿过衬底被导电氧化物层吸收后，并且划刻至贯穿导电氧化物层而形成第一沟槽；(3)在具有第一沟槽的导电氧化物层与衬底相对的表面镀半导体光电转化层；(4)使激光束穿过衬底和导电氧化物层被半导体光电转化层吸收后，并且刻划至贯穿半导体光电转化层而形成第二沟槽；(5)在具有第二沟槽的半导体光电转化层与透光导电氧化物层相对的表面镀背电极层；(6)使激光束穿过衬底和透光导电氧化物层被半导体光电转化层吸收后，并且划刻至贯穿半导体光电转化层和背电极层而形成第三沟槽。
3.根据权利要求1所述的提高薄膜太阳能电池效率的制备方法，其特征在于:用于铜铟镓硒CIGS电池的制备过程，并包括如下步骤:(I)提供在表面镀有金属Cr和Mo的背电极层的衬底；(2)使用脉冲激光束穿过衬底被金属Cr和Mo的背电极层吸收后，并且划刻至贯穿金属Cr和Mo的背电极层而形成第一沟槽；(3)在具有第一沟槽的导电背电极层与衬底相对的表面镀半导体光电转化层；(4)使用机械切割的方式，将半导体光电转化层切除，并且刻划至贯穿半导体光电转化层而形成第二沟槽；(5)在具有第二沟槽的半导体光电转化层与背电极层相对的表面镀透光导电氧化物层；(6)使用机械切割的方式,从透光导电氧化物层表面到基板方向依次将透光导电氧化物层和半导体光电转化层切除，并且划刻至贯穿导电氧化物层和半导体光电转化层而形成第三沟槽。
4.根据权利要求1或2或3所述的提高薄膜太阳能电池效率的制备方法，其特征在于:所述的第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽互相间隔开设，第一沟槽、第二沟槽和第三沟槽的槽宽S均为25-50 μ m之间。
5.根据权利要求1或2或3所述的提高薄膜太阳能电池效率的制备方法，其特征在于:所述导电氧化物层、半导 体光电转化层和背电极层的厚度均为0.5-2 μ m。
【文档编号】H01L31/20GKSQ
【公开日】日
申请日期:日
优先权日:日
【发明者】汤安东
申请人:广东汉能光伏有限公司}