專利名稱：薄膜太陽能電池中tco薄膜的絨面結(jié)構的制作方法
技術領域：
薄膜太陽能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構技術領域[0001]本實用新型屬于透明導電氧化物薄膜技術領域，具體涉及一種薄膜太陽能電池中同一種TCO薄膜的雙重絨面結(jié)構。
背景技術：
[0002]透明導電氧化物(Transparent conductive oxides-TCO)薄膜指對可見光(入= 380 800nm)的平均透過率高(T彡80% )，低電阻率(P ( 10-3)的氧化物薄膜，目前廣泛應用于硅基系列薄膜電池、碲化鎘系列薄膜電池、銅銦鎵硒系列薄膜電池或有機材料薄膜電池。TCO薄膜的陷光作用對器件性能非常重要，陷光結(jié)構的應用可以有效增強本征層的光學吸收，提高短路電流密度，從而提高電池效率。通常制備絨面結(jié)構前電極可實現(xiàn)陷光作用。目前制備薄膜太陽能電池TCO薄膜的工藝中，磁控濺射技術應用最為廣泛。但是磁控濺射技術獲得的TCO薄膜表面平整，晶粒較小，難以形成良好的光散射作用。[0003]TCO薄膜已經(jīng)在硅基系列薄膜電池、碲化鎘系列薄膜電池、銅銦鎵硒系列薄膜電池、HIT電池或有機材料薄膜電池中獲得了廣泛的應用，它的一項重要指標是在保持高的導電率和透光率的前提下，具有高的光散射能力、延長光在本征層中的光程，提高電池對光的吸收。[0004]表面絨面結(jié)構對不同波段范圍的光的散射能力強烈的依賴于其所具有的特征尺寸，如具有較小特征尺寸的表面絨面織構主要對波長較短的光有較強的光散射作用，而具有較大特征尺寸的表面絨面織構主要對波長較長的光有較強的光散射作用，而如果能實現(xiàn)先在TCO薄膜表面沉積較大尺寸的整體絨面，再在大尺寸的絨面基礎上沉積具有較小特征尺寸的絨面結(jié)構，就能夠拓寬散射光的范圍，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。實用新型內(nèi)容[0005]本實用新型的目的是提供一種薄膜太陽能電池中TCO薄膜的雙重絨面結(jié)構，擴寬散射光波長的范圍，提高對太陽光的利用。[0006]本實用新型的技術方案為一種薄膜太陽能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構，包括基片，在基片上或者在包含基片的復合層上，沉積第一層帶凹坑形絨面織構的TCO薄膜，在該第一層TCO薄膜上制備第二層帶凹坑形絨面織構的TCO薄膜，其中第一層TCO薄膜的凹坑尺寸為第二層TCO薄膜的凹坑尺寸的I. 5 9倍。第一層TCO薄膜即第一層帶凹坑形絨面織構的TCO薄膜，第二層TCO薄膜即第二層同一種帶凹坑形絨面織構的TCO薄膜。[0007]第一層TCO薄膜為絨面特征尺寸為500nm 900nm的TCO薄膜；第二層TCO薄膜為絨面特征尺寸為IOOnm 400nm的TCO薄膜。[0008]在所述第二層TCO薄膜上表面，依次沉積硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層、背電極透明導電膜和背反射層，并在各層外側(cè)面鋪設PVB封裝材料，背反射層外側(cè)鋪設背板，組裝成電池組件?；蛘咴诨弦来纬练e背電極、CIGS吸收層、緩沖層、窗口層，形成包含基片的復合層， 在該復合層的窗口層上沉積所述第一層(大尺寸結(jié)構特征的)TCO薄膜和第二層(小尺寸結(jié)構特征的TC0)薄膜，通過電極焊接、引線封裝工藝獲得薄膜電池。[0009]本實用新型的優(yōu)點1、本實用新型中雙重絨面結(jié)構的TCO薄膜，其大尺寸特征絨面結(jié)構，可以通過改變刻蝕的種類、刻蝕過程的工藝參數(shù)(例如等離子的功率，等離子的濃度、種類，或刻蝕溶液的種類、濃度、溫度、刻蝕時間、襯底運動速度等)進行調(diào)節(jié)，小尺寸特征絨面結(jié)構可以改變通過沉積過程的參數(shù)(例如氣體流量、氣體比例、板間距、功率等)進行調(diào)節(jié)，方便靈活。[0010]2、本實用新型的雙重絨面結(jié)構，對同一種TCO薄膜分兩步沉積，有利于減少晶格失配，擴大散射光波長的范圍，提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。[0011]3、本實用新型無論是沉積參數(shù)還是刻蝕工藝的參數(shù)均可以在較大的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)與不同種類薄膜太陽能電池相應范圍的匹配。


[0012]圖I是在硅基薄膜太陽能電池中的應用示意圖；[0013]圖2是在CIGS太陽能電池中的應用示意圖；[0014]圖3是圖I的A部放大結(jié)構示意圖；[0015]圖4是圖2的B部放大結(jié)構示意圖。[0016]圖I中標號I為玻璃基片，2為第一層(大結(jié)構尺寸特征的)TCO薄膜，3為第二層 (小尺寸結(jié)構特征的)TCO薄膜，4為硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層，5為背電極透明導電膜，6為背反射層。圖2中標號7為非玻璃基片(不銹鋼、有機或其他材料)，8為背電極，9為CIGS吸收層，10為緩沖層，11為窗口層。
具體實施方式
[0017]實施例I、一種薄膜太陽能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構，電池結(jié)構見圖1，依次包括玻璃基片I，第一層TCO薄膜2，第二層TCO薄膜3，硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層4，背電極透明導電膜5,背反射層6。[0018]所述第一層和第二層TCO薄膜為氧化鋅(ZnO)薄膜，硼(B)摻雜的ZnO薄膜，鋁 (Al)摻雜的ZnO薄膜，鎵(Ga)摻雜的ZnO薄膜以及其他金屬元素摻雜的ZnO薄膜，也可以是金屬元素摻雜的氧化錫薄膜。[0019]參見圖3，對玻璃基片1，第一層TCO薄膜2和第二層TCO薄膜的工藝過程如下[0020]①首先將玻璃基片I送入玻璃清洗機進行清洗，然后將玻璃基片送入磁控濺射臺，鍍膜室的本底真空度達到2X10-4Pa，在O. 3Pa的高純氬氣環(huán)境下，基片溫度為150°C， 采用磁控濺射法在玻璃基片上沉積第一層TCO薄膜2 ；[0021]②將制備好的第一層TCO薄膜I進行濕法刻蝕，形成大尺寸絨面結(jié)構。采用稀鹽酸為刻蝕溶液，濃度O. 5%、溫度20°C、刻蝕時間50s獲得800nm較大特征尺寸凹坑形的絨面織構的TCO薄膜，可見光透過率大于80%，方阻為10Ω/平方；[0022]③在此絨面織構的第一層TCO薄膜表面，采用磁控濺射技術制備同一種ISOnm左右特征尺寸的TCO薄膜，形成第二層TCO薄膜3，從而形成同一種TCO薄膜具有雙重絨面結(jié)構，提高了散射光的波長范圍；[0023]④在此雙結(jié)構的絨面織構透明前電極上，依次沉積硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層4(包括疊4層)、背電極透明導電膜5、背反射層6，然后鋪設PVB封裝材料和背板，通過層壓工藝封裝成電池組件。[0024]實施例2、一種薄膜太陽能電池中TCO薄膜的絨面制備方法，制作CIGS薄膜太陽能電池，電池結(jié)構見圖2和圖4，依次包括不銹鋼材質(zhì)的基片7，背電極8，CIGS吸收層9，緩沖層10，窗口層11，第一層大尺寸結(jié)構的TCO薄膜2和第二層小結(jié)構尺寸特征的TCO薄膜3。
權利要求1.一種薄膜太陽能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構，包括基片，其特征在于，在基片上或者在包含基片的復合層上，沉積第一層帶凹坑形絨面織構的TCO薄膜，在該第一層TCO薄膜上制備第二層帶凹坑形絨面織構的TCO薄膜，其中第一層TCO薄膜和第二層TCO薄膜為同一種TCO薄膜；第一層TCO薄膜的凹坑尺寸為第二層TCO薄膜的凹坑尺寸的I. 5 9倍。
2.根據(jù)權利要求I所述的薄膜太陽能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構，其特征在于，第一層TCO薄膜為絨面特征尺寸500nm 900nm的凹坑形絨面織構的TCO薄膜；第二層TCO薄膜為絨面特征尺寸IOOnm 400nm的凹坑形絨面織構的TCO薄膜。
3.根據(jù)權利要求2所述的薄膜太陽能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構，其特征在于，在所述第二層TCO薄膜上表面，依次沉積硅薄膜光電轉(zhuǎn)換層、背電極透明導電膜和背反射層，并在各層外側(cè)面鋪設PVB封裝材料，背反射層外側(cè)鋪設背板，組裝成電池組件。
4.根據(jù)權利要求I所述的薄膜太陽能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構，其特征在于，所述包含基片的復合層是在基片上依次沉積背電極、CIGS吸收層、緩沖層、窗口層組成的復合層， 在該復合層的窗口層上沉積所述第一層TCO薄膜和第二層TCO薄膜。
專利摘要本實用新型公開了一種薄膜太陽能電池中TCO薄膜的絨面結(jié)構，首先在玻璃基片上沉積第一層TCO薄膜，通過對第一層TCO薄膜表面進行處理，在第一層TCO薄膜表面形成較大尺寸的絨面，在絨面結(jié)構上繼續(xù)沉積同一種TCO薄膜，形成第二層TCO薄膜，通過調(diào)整沉積過程的參數(shù)，或在第沉積完成后進行第二次表面處理，在大絨面上形成小尺寸的絨面結(jié)構。它的效果體現(xiàn)在對于同一種TCO薄膜進行兩次沉積，形成雙重絨面結(jié)構可以增強陷光效果，對不同波段的光形成散射。
文檔編號H01L31/0352GK202749384SQ20122037281
公開日2013年2月20日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權日2012年7月31日
發(fā)明者彭春超, 趙躍林, 林果 申請人:許昌天地和光能源有限公司