專利名稱：一種用于cigs基薄膜光伏電池的過渡層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒(硫)薄膜電池的過渡層及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著全球氣候變暖、生態(tài)環(huán)境惡化和常規(guī)能源的短缺，越來(lái)越多的國(guó)家開始大力發(fā)展太陽(yáng)能利用技術(shù)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電是零排放的清潔能源，具有安全可靠、無(wú)噪音、無(wú)污染、資源取之不盡、建設(shè)周期短、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)，因而備受關(guān)注。銅銦鎵硒(CIGS)是一種直接帶隙的P型半導(dǎo)體材料，其吸收系數(shù)高達(dá)105/cm，2um厚的銅銦鎵硒薄膜就可吸收90%以上的太陽(yáng)光。CIGS薄膜的帶隙從I. 04eV到I. 67eV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)與太陽(yáng)光譜的最佳匹配。銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)電池作為新一代的薄膜電池具有成本低、性能穩(wěn)定、抗輻射 能力強(qiáng)、弱光也能發(fā)電等優(yōu)點(diǎn)，其轉(zhuǎn)換效率在薄膜太陽(yáng)能電池中是最高的，可接近20%的轉(zhuǎn)化率，因此日本、德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家都投入巨資進(jìn)行研究和產(chǎn)業(yè)化。太陽(yáng)能在環(huán)境上是清潔的并且從某種角度上已經(jīng)成功，但是，在使其進(jìn)入普通百姓的家庭之前，仍有許多問題有待解決。例如，單晶硅太陽(yáng)能電池能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為電能，然而，單晶硅材料是比較昂貴的。在使用薄膜技術(shù)制造太陽(yáng)能電池時(shí)，也存在一些問題，如薄膜的可靠性較差，并且在傳統(tǒng)的環(huán)境應(yīng)用中不能長(zhǎng)時(shí)間使用，薄膜難以彼此有效的結(jié)合
在一起等。銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池基本采用如下結(jié)構(gòu)，先在一基板上沉積鑰電極層，接著在其上沉積銅銦鎵硒光吸收層，接著沉積硫化鎘緩沖層，接著沉積透明導(dǎo)電氧化物窗口層，接著是沉積金屬柵狀電極和減反射層。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會(huì)存在如下問題1)若基板為鈉鈣玻璃時(shí)，在CIGS制備過程中，由于溫度較高，基板中的鈉物質(zhì)會(huì)不受控的擴(kuò)散通過鑰電極層進(jìn)入光吸收層中，這會(huì)影響光吸收層的結(jié)晶狀態(tài)，從而影響電池的轉(zhuǎn)化效率；2 )存在鑰電極層與基板之間的粘接不牢固的問題，容易使膜層剝落。為了解決鈉不受控的擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層，可在玻璃基板表面沉積一層阻擋層，一般該阻擋層選用氧化硅、氮化硅等，雖然該阻擋層可一定程度上阻擋鈉的擴(kuò)散，但其要起到良好的阻擋效果則需要較厚的阻擋層，而且該阻擋層不能解決鑰電極層與玻璃基板之間的粘接不牢問題。中國(guó)專利CN200880109995. 8公開了一種防止鈉不受控的擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層的方法，即在鈉鈣玻璃基板上先沉積一層氮化硅膜層來(lái)阻擋鈉的擴(kuò)散，該方法需要沉積至少50nm以上厚度的氮化硅膜層才對(duì)鈉的擴(kuò)散有一定的阻擋作用。而沉積較厚的氮化硅膜層時(shí)，氮化硅膜層會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，使其與基板和膜層之間的粘接性能惡化。該公開專利中未解決鑰電極層與基板之間的粘接牢固性的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題在CIGS制備過程中，由于溫度較高，玻璃基板中的鈉物質(zhì)會(huì)不受控的擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層，造成光吸收層的結(jié)晶狀態(tài)不佳，從而導(dǎo)致電池的轉(zhuǎn)化效率變低。本發(fā)明的另一目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題金屬鑰電極層與玻璃基板之間的結(jié)合不夠牢固的問題。本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題采用如下技術(shù)方案所述的過渡層設(shè)于鈉鈣玻璃基板表面和鑰層之間，過渡層由硅、鋯和鈦中的至少一種元素與鑰組成的至少兩種元素的氧化物、氮化物或氮氧化物組成。所述的過渡層3a由一層或多層組成，其中多層的層數(shù)為2-10層，每層的厚度可以為 l_50nmo所述的過渡層3a厚度為3-150nm,優(yōu)選厚度為3_60nm,更優(yōu)選厚度為5_30nm,最優(yōu) 選厚度為6-20nm。所述的過渡層3a中靠近鈉鈣玻璃基板一側(cè)的pi含有10% 100%的硅、鋯和鈦中的兩種或兩種以上元素的氧化物、氮化物或氮氧化物，優(yōu)選含有50% 100%的硅、鋯和鈦中的兩種或兩種以上元素的氧化物、氮化物或氮氧化物，更優(yōu)選含有70% 100%的硅、鋯和鈦中的兩種或兩種以上元素的氧化物、氮化物或氮氧化物，最優(yōu)選含有80% 100%的硅、鋯和鈦中的兩種或兩種以上元素的氧化物、氮化物或氮氧化物。所述的過渡層3a中遠(yuǎn)離鈉鈣玻璃基板一側(cè)的p2含有20% 100%的鑰的氧化物、氮化物或氮氧化物，優(yōu)選含有50% 100%的鑰的氧化物、氮化物或氮氧化物，更有選含有70% 100%的鑰的氧化物、氮化物或氮氧化物，最優(yōu)選含有80% 100%的鑰的氧化物、氮化物或氮氧化物。所述的過渡層3a可采用濺射沉積、真空蒸鍍沉積、溶膠-凝膠法涂覆沉積，優(yōu)選采用磁控濺射沉積，沉積過渡層3a時(shí)需通入氬氣和氧氣，也可通入氮?dú)?。一種CIGS基薄膜光伏電池的制備方法，其包括提供鈉鈣玻璃基板，還包括形成覆蓋鈉鈣玻璃基板表面區(qū)域的前述的過渡層，形成覆蓋過渡層的鑰層，形成覆蓋鑰層的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的光吸收層，形成覆蓋光吸收層的緩沖層，形成覆蓋緩沖層的窗口層；其中，所述的過渡層直接沉積在鈉鈣玻璃基板表面。其中，光吸收層可以選用具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒(硫)膜層或銅銦硒(硫)膜層，緩沖層可以選用硫化鎘、氧化鋅、硫化鋅、硫化銦或鋅鎂氧化物中的一種，窗口層可以選用 ITO (Sn 摻雜 In2O3)'AZO (Al 摻雜 Zn0)、GZ0 (Ga 摻雜 ZnO)、IZO (In 摻雜 Zn0)、FT0 (F摻雜SnO2)、ATO (Sb摻雜SnO2)透明導(dǎo)電膜中的至少一種。本發(fā)明提供了一種用于CIGS基薄膜光伏電池的過渡層及其制備方法，即在鈉鈣玻璃基板表面沉積一層較薄的過渡層3a，就能使鈉鈣玻璃基板與鑰電極實(shí)現(xiàn)牢固結(jié)合，且能夠有效防止鈉鈣玻璃基板中的鈉物質(zhì)不受控的擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、鈉鈣玻璃基板與鑰金屬電極層之間沉積過渡層3a，在光吸收層進(jìn)行硒化或硫化熱處理過程，可有效阻擋鈉鈣玻璃基板中的鈉物質(zhì)不受控的通過鑰電極層擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層。用本發(fā)明的過渡層3a做鈉物質(zhì)擴(kuò)散的阻擋層比單獨(dú)用氧化硅或氮化硅膜層效果更好，其用較薄的厚度就可起到很好的阻擋鈉物質(zhì)從鈉鈣玻璃基板擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層；單獨(dú)用氧化硅或氮化硅膜層時(shí)，為達(dá)到較良好地阻擋鈉物質(zhì)擴(kuò)散的效果，氧化硅或氮化硅膜層的厚度一般要求比較厚，而膜層較厚會(huì)帶來(lái)一些問題，如膜層應(yīng)力增大問題等。
2、鈉鈣玻璃基板與鑰金屬電極之間沉積本發(fā)明的過渡層3a，可有效解決鑰電極層與鈉鈣玻璃基板之間粘接不牢的問題，使鑰電極層能夠與鈉鈣玻璃基板實(shí)現(xiàn)牢固結(jié)合。在過渡層3a中，靠近鈉鈣玻璃基板一側(cè)的pi含有硅、鋯和鈦中的兩種或兩種以上元素的氧化物、氮化物或氮氧化物，使得其與鈉鈣玻璃基板實(shí)現(xiàn)牢固結(jié)合；在遠(yuǎn)離鈉鈣玻璃基板一側(cè)的P2含有鑰的氧化物、氮化物或氮氧化物，使得其與金屬鑰電極層的結(jié)合更牢固，所以本發(fā)明的過渡層3a起到了鈉鈣玻璃基板與金屬鑰電極層之間良好過渡連接的作用。


圖I為本發(fā)明銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池的多層膜結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為過渡層結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為玻璃基板只沉積鑰電極層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為玻璃基板上沉積氧化硅和鑰電極層的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為玻璃基板上沉積氮化硅和鑰電極層的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。在此先定義，本發(fā)明中的百分比含量都是指原子百分比含量，在整個(gè)說(shuō)明書中都
用“％”表示。正如眾所周知的，在鈉鈣玻璃基板上沉積光伏材料，光伏材料的晶粒生長(zhǎng)受益于基板中鈉物質(zhì)的存在。然而，已經(jīng)知道，由鈉鈣玻璃基板過量的供給鈉物質(zhì)給光伏材料，將會(huì)引起光伏材料結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)劣化和電池的開路電壓、短路電流的降低。尤其是在硒化或硫化熱處理形成光吸收層過程，鈉鈣玻璃基板內(nèi)的鈉將會(huì)容易的不控制的擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層。在鈉鈣玻璃基板上直接沉積鑰電極層，這將會(huì)使鈉鈣玻璃基板與鑰電極層之間的結(jié)合牢固性方面存在問題，因?yàn)殁c鈣玻璃為非金屬材料，而鑰電極層為金屬材料，兩者的性能差別較大，容易造成鑰電極層的剝離。本發(fā)明將在鈉鈣玻璃基板表面沉積一過渡層，其能有效阻擋鈉物質(zhì)不受控的擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層，同時(shí)與鑰電極層又能起到良好的過渡連接作用，使膜層與鈉鈣玻璃基板之間結(jié)合得更牢固。以下涉及實(shí)施例及對(duì)比例，均是在干凈的鈉鈣玻璃原片的空氣面上依次沉積上各膜層。評(píng)價(jià)膜層粘接性能的實(shí)驗(yàn)定義將沉積有膜層的玻璃基板的膜面和厚度為O. 76mm的PVB、另外一片厚度為3. Omm的玻璃基板層壓在一起，形成夾層玻璃。而形成的夾層玻璃通過敲擊實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)是衡量膜層與玻璃、PVB之間粘結(jié)性能的檢測(cè)方法。Solutia Europes. a.公司將夾層玻璃敲擊標(biāo)準(zhǔn)分為9級(jí)。根據(jù)敲擊后碎玻璃粘在PVB上的量從少到多，規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)為第I級(jí)至第9級(jí)。敲擊等級(jí)越高，表明膜層與玻璃、PVB的粘接性能越好。敲擊實(shí)驗(yàn)步驟為a)、從整個(gè)夾層玻璃上切下兩塊100X300mm的試驗(yàn)片；b)、將兩試樣放置在-18°C ±2°C下保存至少2小時(shí)；c)、將試樣從上述低溫處取出放置在常溫下1-2分鐘，便放在試樣箱上用鐵錘敲擊；d)、敲擊后試樣允許恢復(fù)到室溫再與標(biāo)準(zhǔn)樣片對(duì)照，但要等到冷凝水揮發(fā)后；e)、將試樣認(rèn)真與標(biāo)準(zhǔn)樣片比較，就可以判斷出敲擊實(shí)驗(yàn)的等級(jí)。評(píng)價(jià)鈉物質(zhì)擴(kuò)散程度的實(shí)驗(yàn)定義為了評(píng)價(jià)鈉物質(zhì)擴(kuò)散程度，對(duì)膜層進(jìn)行銀離子交換，其中銀與任何擴(kuò)散通過該膜層的鈉進(jìn)行離子交換。利用X射線熒光對(duì)所產(chǎn)生的銀離子濃度進(jìn)行測(cè)量。將銀輻射線的凈強(qiáng)度來(lái)做比較。為了測(cè)定膜層在阻止鈉物質(zhì)擴(kuò)散方面的效果，將涂覆有膜層的玻璃樣品在590°C的真空環(huán)境下加熱10-15min，以促進(jìn)鈉物質(zhì)由玻璃基板向膜層擴(kuò)散遷移。在試樣冷卻到室溫后，將它們?cè)?60°C下加熱20min。接著，將試樣的涂層表面在160°C下用由35%摩爾濃度硝酸銀和65%摩爾濃度硝酸鉀混合溶液處理90min，以使銀與任何所存在的鈉發(fā)生離子交換。試樣冷卻到室溫，并將硬化的硝酸鹽混合物沖洗掉。最后，用X射線熒光對(duì)涂層表面進(jìn)行分析，以測(cè)量所存在的銀離子濃度，它與由玻璃基板擴(kuò)散進(jìn)入涂層的鈉的數(shù)量成正比例。銀離子濃度以Ag (cps)來(lái)表示。
實(shí)施例I在厚度為3. Omm的鈉鈣玻璃基板上依次沉積厚度為15nm的過渡層3a，厚度為400nm的鑰電極層。過渡層3a和鑰電極層的沉積都采用磁控濺射沉積，其中過渡層3a的沉積使用三種靶材含硅25%、鋯70%、鑰5%的合金靶材為第一濺射靶，含硅35%、鋯30%、鑰35%的合金靶材為第二濺射靶，含硅10%、鋯5%、鑰85%的合金靶材為第三濺射靶材。將鈉鈣玻璃基板依次通過第一濺射靶材、第二濺射靶材和第三濺射靶材的下方，在濺射沉積過程通入氬氣和氧氣，形成每層厚度約5nm，總厚度為15nm的過渡層3a。由此獲得具有如圖2所示結(jié)構(gòu)的過渡層。將鍍膜玻璃、O. 76mm的PVB和另一 3. Omm的玻璃原片層壓在一起，制作成夾層玻璃。對(duì)夾層玻璃做敲擊實(shí)驗(yàn)，敲擊實(shí)驗(yàn)等級(jí)為3級(jí)，說(shuō)明膜層與玻璃基板、PVB的附著力都很好。將沉積有過渡層3a和鑰電極層的鍍膜玻璃在590°C的真空環(huán)境下加熱lOmin，而后用銀進(jìn)行離子交換以用銀取代任何擴(kuò)散的鈉，之后用X熒光測(cè)定銀，測(cè)試獲得銀離子的濃度為520cps。實(shí)施例2在厚度為3. Omm的鈉鈣玻璃基板上依次沉積厚度為15nm的過渡層3a，厚度為400nm的鑰電極層。過渡層3a和鑰電極層的沉積都采用磁控濺射沉積，其中過渡層3a的沉積使用三種靶材含硅20%、鋯70%、鈦10%的合金靶材為第一濺射靶，含硅35%、鋯30%、鑰35%的合金靶材為第二濺射靶，含鑰100%的靶材為第三濺射靶材。將鈉鈣玻璃基板依次通過第一濺射靶材、第二濺射靶材和第三濺射靶材的下方，在濺射沉積過程通入氬氣和氮?dú)猓纬擅繉雍穸燃s5nm，總厚度為15nm的過渡層3a。由此獲得具有如圖2所示結(jié)構(gòu)的過渡層。將鍍膜玻璃、O. 76mm的PVB和另一 3. Omm的玻璃原片層壓在一起，制作成夾層玻璃。對(duì)夾層玻璃做敲擊實(shí)驗(yàn)，敲擊實(shí)驗(yàn)等級(jí)為3級(jí)，說(shuō)明膜層與玻璃基板、PVB的附著力都很好。將沉積有過渡層3a和鑰電極層的鍍膜玻璃在590°C的真空環(huán)境下加熱lOmin，而后用銀進(jìn)行離子交換以用銀取代任何擴(kuò)散的鈉，之后用X熒光測(cè)定銀，測(cè)試獲得銀離子的濃度為563cps。
實(shí)施例3在厚度為3. Omm的鈉鈣玻璃基板上依次沉積厚度為15nm的過渡層3a，厚度為400nm的鑰電極層。過渡層3a和鑰電極層的沉積都采用磁控濺射沉積，其中過渡層3a的沉積使用靶材為含硅15%、鋯60%、鑰25%的合金靶材。將鈉鈣玻璃基板通過濺射靶材的下方，在濺射沉積過程通入氬氣、氧氣和氮?dú)猓纬珊穸葹?5nm的過渡層3a。由此獲得具有如圖2所示結(jié)構(gòu)的過渡層。將鍍膜玻璃、O. 76mm的PVB和另一 3. Omm的玻璃原片層壓在一起，制作成夾層玻璃。對(duì)夾層玻璃做敲擊實(shí)驗(yàn)，敲擊實(shí)驗(yàn)等級(jí)為3級(jí)，說(shuō)明膜層與玻璃基板、PVB的附著力都很好。將沉積有過渡層3a和鑰電極層的鍍膜玻璃在590°C的真空環(huán)境下加熱lOmin，而后用銀進(jìn)行離子交換以用銀取代任何擴(kuò)散的鈉，之后用X熒光測(cè)定銀，測(cè)試獲得銀離子的濃度為587cps。
實(shí)施例4在厚度為3. Omm的鈉鈣玻璃基板上采用磁控濺射沉積厚度為400nm的鑰電極層。由此獲得具有如圖3所示結(jié)構(gòu)的鍍膜玻璃。將鍍膜玻璃、O. 76mm的PVB和另一 3. Omm的玻璃原片層壓在一起，制作成夾層玻璃。對(duì)夾層玻璃做敲擊實(shí)驗(yàn)，敲擊實(shí)驗(yàn)等級(jí)為I級(jí)，說(shuō)明膜層與玻璃基板、PVB的附著力不好，膜層容易脫落。將沉積有鑰電極層的鍍膜玻璃在590°C的真空環(huán)境下加熱lOmin，而后用銀進(jìn)行離子交換以用銀取代任何擴(kuò)散的鈉，之后用X熒光測(cè)定銀，測(cè)試獲得銀離子的濃度為2235cps0實(shí)施例5在厚度為3. Omm的鈉鈣玻璃基板上依次磁控濺射沉積厚度為15nm的氮化硅膜層，厚度為400nm的鑰電極層。由此獲得具有如圖5所示結(jié)構(gòu)的鍍膜玻璃。將鍍膜玻璃、O. 76mm的PVB和另一 3. Omm的玻璃原片層壓在一起，制作成夾層玻璃。對(duì)夾層玻璃做敲擊實(shí)驗(yàn)，敲擊實(shí)驗(yàn)等級(jí)為I級(jí)，說(shuō)明膜層與玻璃基板、PVB的附著力不好，膜層容易脫落。將沉積有氮化硅和鑰電極層的鍍膜玻璃在590°C的真空環(huán)境下加熱lOmin，而后用銀進(jìn)行離子交換以用銀取代任何擴(kuò)散的鈉，之后用X熒光測(cè)定銀，測(cè)試獲得銀離子的濃度為 1560cps。實(shí)施例6在厚度為3. Omm的鈉鈣玻璃基板上依次磁控濺射沉積厚度為15nm的氧化硅膜層，厚度為400nm的鑰電極層。由此獲得具有如圖4所示結(jié)構(gòu)的鍍膜玻璃。將鍍膜玻璃、O. 76mm的PVB和另一 3. Omm的玻璃原片層壓在一起，制作成夾層玻璃。對(duì)夾層玻璃做敲擊實(shí)驗(yàn)，敲擊實(shí)驗(yàn)等級(jí)為I級(jí)，說(shuō)明膜層與玻璃基板、PVB的附著力不好，膜層容易脫落。將沉積有氧化硅和鑰電極層的鍍膜玻璃在590°C的真空環(huán)境下加熱lOmin，而后用銀進(jìn)行離子交換以用銀取代任何擴(kuò)散的鈉，之后用X熒光測(cè)定銀，測(cè)試獲得銀離子的濃度為 1657cps。
從實(shí)施例1-6可以看出本發(fā)明的過渡層3a可以起到很好的阻擋玻璃基板中的鈉擴(kuò)散，同時(shí)又可以起到膜層與基板之間的良好粘接的作用。實(shí)施例7在鈉鈣玻璃基板上采用磁控濺射沉積15nm的過渡層3a，其中過渡層3a的沉積使用三種靶材含硅25%、鋯70%、鑰5%的合金靶材為第一濺射靶，含硅35%、鋯30%、鑰35%的合金靶材為第二濺射靶，含硅10%、鋯5%、鑰85%的合 金靶材為第三濺射靶材，將鈉鈣玻璃基板依次通過第一濺射靶材、第二濺射靶材和第三濺射靶材的下方，在濺射沉積過程通入氬氣和氧氣；接著在過渡層3a上采用磁控濺射沉積400nm的金屬鑰電極層；接著在鑰電極層上采用磁控濺射沉積I. 5um厚的銅銦鎵金屬預(yù)制層，接著采用磁控濺射在金屬預(yù)制層上沉積一定量的含鈉物質(zhì)層，然后將其放入到加熱爐中進(jìn)行硒化熱處理，從而形成具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硒光吸收層；在光吸收層上采用化學(xué)浴(CBD)方法沉積50nm的CdS膜層作為緩沖層；在緩沖層上采用RF濺射沉積40nm的本征ZnO膜層，接著采用磁控濺射沉積500nmAZ0 (Al摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電窗口層。由此制得具有如圖I所示結(jié)構(gòu)的CIGS基薄膜光伏電池。實(shí)施例8在鈉鈣玻璃基板上采用磁控濺射沉積15nm的過渡層3a，其中過渡層3a的沉積使用三種靶材含硅20%、鋯70%、鈦10%的合金靶材為第一濺射靶，含硅35%、鋯30%、鑰35%的合金靶材為第二濺射靶，含鑰100%的靶材為第三濺射靶材，將鈉鈣玻璃基板依次通過第一濺射靶材、第二濺射靶材和第三濺射靶材的下方，在濺射沉積過程通入氬氣、氧氣和氮?dú)?；接著在過渡層3a上采用磁控濺射沉積400nm的金屬鑰電極層；接著在鑰電極層上采用磁控濺射沉積I. 5um厚的銅銦鎵金屬預(yù)制層，接著采用磁控濺射在金屬預(yù)制層上沉積一定量的含鈉物質(zhì)層，然后將其放入到加熱爐中進(jìn)行硫化熱處理，從而形成具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硫光吸收層；在光吸收層上采用化學(xué)浴(CBD)方法沉積50nm的CdS膜層作為緩沖層；在緩沖層上采用RF濺射沉積40nm的本征ZnO膜層，接著采用磁控濺射沉積500nmAZ0 (Al摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電窗口層。由此制得具有如圖I所示結(jié)構(gòu)的CIGS基薄膜光伏電池。
權(quán)利要求
1.一種CIGS基薄膜光伏電池的過渡層，其特征在于所述的過渡層設(shè)于鈉鈣玻璃基板表面和鑰層之間，過渡層由硅、鋯和鈦中的至少一種元素與鑰組成的至少兩種元素的氧化物、氮化物或氮氧化物組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CIGS基薄膜光伏電池的過渡層，其特征在于過渡層由一層或多層組成，其中多層的層數(shù)為2-10層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CIGS基薄膜光伏電池的過渡層，其特征在于過渡層的厚度為3-150nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CIGS基薄膜光伏電池的過渡層，其特征在于過渡層的厚度為5-30nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CIGS基薄膜光伏電池的過渡層，其特征在于在過渡層中，靠近鈉鈣玻璃基板一側(cè)含有10% 100%的硅、鋯和鈦中的兩種或兩種以上元素的氧化物、氮化物或氮氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CIGS基薄膜光伏電池的過渡層，其特征在于在過渡層中，遠(yuǎn)離鈉鈣玻璃基板一側(cè)含有20% 100%的鑰的氧化物、氮化物或氮氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CIGS基薄膜光伏電池的過渡層，其特征在于在過渡層中，靠近鈉I丐玻璃基板一側(cè)含有80% 100%的娃、錯(cuò)和鈦中的兩種或兩種以上元素的氧化物、氮化物或氮氧化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CIGS基薄膜光伏電池的過渡層，其特征在于在過渡層中，遠(yuǎn)離鈉鈣玻璃基板一側(cè)含有80% 100%的鑰的氧化物、氮化物或氮氧化物。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種CIGS基薄膜光伏電池的過渡層，其特征在于過渡層采用濺射沉積、真空蒸鍍沉積或溶膠-凝膠法涂覆沉積。
10.一種CIGS基薄膜光伏電池的制備方法,其特征在于包括提供鈉I丐玻璃基板,還包括形成覆蓋鈉鈣玻璃基板表面區(qū)域的具有權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的過渡層，形成覆蓋過渡層的鑰層，形成覆蓋鑰層的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的光吸收層，形成覆蓋光吸收層的緩沖層，形成覆蓋緩沖層的窗口層；其中，所述的過渡層直接沉積在鈉鈣玻璃基板表面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于CIGS基薄膜光伏電池的過渡層及其制備方法，包括提供鈉鈣玻璃基板，還包括形成覆蓋鈉鈣玻璃基板表面區(qū)域的一過渡層，形成覆蓋過渡層的鉬層，形成覆蓋鉬層的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的光吸收層，形成覆蓋光吸收層的緩沖層，形成覆蓋緩沖層的窗口層。本發(fā)明在玻璃基板表面沉積一過渡層可有效解決鉬電極層與玻璃基板之間的粘接問題，同時(shí)又可防止鈉物質(zhì)不受控的擴(kuò)散進(jìn)入光吸收層。
文檔編號(hào)H01L31/0352GK102867860SQ20121033780
公開日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月12日
發(fā)明者李藝明, 田宏波 申請(qǐng)人:廈門神科太陽(yáng)能有限公司