本發(fā)明涉及薄膜太陽能電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CIGS基薄膜太陽能電池組件及其制備方法。

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，越來越多的國(guó)家開始大力發(fā)展太陽能利用技術(shù)。太陽能光伏發(fā)電是零排放的清潔能源，具有安全可靠、無噪音、無污染、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％以上的太陽光。CIGS薄膜的帶隙從1.04eV到1.67eV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，可實(shí)現(xiàn)與太陽光譜的最佳匹配。銅銦鎵硒薄膜太陽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)換效率在薄膜太陽能電池中是最高的，已超過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。CIGS基薄膜太陽能電池組件一般都要進(jìn)行三次的圖案化工序，在基板上形成背電極層，接著對(duì)背電極層進(jìn)行圖案化使之形成P1溝槽，接著在背電極層上形成銅銦鎵硒光吸收層，使銅銦鎵硒光吸收層覆蓋P1溝槽和背電極層，接著在銅銦鎵硒光吸收層上形成緩沖層，接著對(duì)銅銦鎵硒光吸收層和緩沖層進(jìn)行圖案化使之形成P2溝槽，在P2溝槽底部露出背電極層材料，接著在緩沖層上形成透明導(dǎo)電層，使透明導(dǎo)電層覆蓋P2溝槽和緩沖層，接著對(duì)透明導(dǎo)電層、緩沖層和光吸收層進(jìn)行圖案化使之形成P3溝槽，在P3溝槽底部露出背電極層材料。在透明導(dǎo)電層覆蓋P2溝槽的側(cè)壁和底部的情況是不相同的，由于膜層的沉積效應(yīng)在P2溝槽的側(cè)壁所沉積的透明導(dǎo)電層的厚度較薄，這就造成了該區(qū)域膜層的電阻較高，這就會(huì)使薄膜太陽能電池組件的串聯(lián)電阻升高，從而影響到薄膜太陽能電池組件的性能。再者，在P2溝槽的側(cè)壁，透明導(dǎo)電層材料是直接與銅銦鎵硒光吸收層材料接觸；在P2溝槽的底部，透明導(dǎo)電層材料是直接與背電極層材料接觸；由于在銅銦鎵硒光吸收層材料及背電極層材料中都含有堿金屬元素，若透明導(dǎo)電層直接與其接觸，則堿金屬就會(huì)容易的擴(kuò)散進(jìn)入該區(qū)域的透明導(dǎo)電層中，這就會(huì)造成該區(qū)域透明導(dǎo)電層的性能惡化(如電阻升高等)，進(jìn)而使薄膜太陽能電池組件的性能下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，本發(fā)明提供了一種薄膜太陽能電池組件，其特征在于，該薄膜太陽能電池組件包括基板，背電極層，半導(dǎo)體層，透明導(dǎo)電層，及P1、P2和P3溝槽；其中P1溝槽被半導(dǎo)體層材料填充，P2溝槽覆蓋透明導(dǎo)電層；在P2溝槽的側(cè)壁和/或底部覆蓋有高電阻材料膜層，在P2溝槽內(nèi)填充具有導(dǎo)電性的材料，高電阻材料膜層位于P2溝槽的側(cè)壁和/或底部與透明導(dǎo)電層之間，具有導(dǎo)電性的材料填充于透明導(dǎo)電層上方和/或下方。在所述P1溝槽中也可填充具有絕緣性的材料，所述絕緣性的材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鈦、氧化鋯、氧化鋁等。所述P1、P2和P3溝槽的位置可以相互錯(cuò)開，也可以P3溝槽包含在P2溝槽內(nèi)。所述高電阻材料膜層的方塊電阻為5kΩ/□至350kΩ/□，優(yōu)選其方塊電阻為10kΩ/□至300kΩ/□；所述高電阻材料膜層的厚度為1nm-300nm，優(yōu)選厚度為5nm-200nm，更優(yōu)選厚度為10nm-100nm；所述高電阻材料膜層具有透光性，優(yōu)選其可見光透過率大于80％，更優(yōu)選其可見光透過率大于85％；所述高電阻材料膜層可由氧化鋅膜層、摻雜氧化鋅膜層、氧化鈦膜層、摻雜氧化鈦膜層、氧化銦膜層、氧化錫膜層、鋅或鎘摻雜的氧化錫膜層、鋅鎂氧化物膜層、氧化鋯膜層、氧化鈮膜層、氧化鋁膜層、氧化硅膜層、氮化硅膜層或氮氧化硅膜層中的至少一種組成。所述具有導(dǎo)電性的材料由包含導(dǎo)電性粒子的樹脂或油墨構(gòu)成；所述導(dǎo)電性粒子可由銀、鋁、鈦、銅、鉬、鉻、鎢、鋯、碳或及其合金，或其他導(dǎo)電性較好的顆粒組成；所述樹脂可由丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等合適的樹脂材料構(gòu)成。所述半導(dǎo)體層包括光吸收層和緩沖層。所述光吸收層為銅銦鎵硒膜層、銅銦鎵硒硫膜層、銅銦鎵硫膜層、銅銦鎵鋁硒膜層、銅銦鎵鋁硒硫膜層、銅銦鎵鋁硫膜層、銅銦硒膜層、銅銦硒硫膜層、銅銦硫膜層、銅鋅錫硫膜層、碲化鎘膜層或它們的組合，所述光吸收層中含有堿金屬元素；所述緩沖層為硫化鎘、氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅、硫硒化鋅、硫化銦、硒化銦、硫硒化銦或鋅鎂氧化物中的一種或兩種以上，所述緩沖層可由一層或多層組成。進(jìn)一步的，在基板與背電極層之間插入一層阻擋元素?cái)U(kuò)散的電介質(zhì)材料層。本發(fā)明還提供了一種薄膜太陽能電池組件的制備方法，其特征在于：在基板上形成背電極層；接著對(duì)背電極層進(jìn)行圖案化處理使之形成P1溝槽，在P1溝槽的底部沒有背電極層材料；接著在圖案化后的背電極層上形成半導(dǎo)體層，使半導(dǎo)體層覆蓋P1溝槽和背電極層；接著對(duì)半導(dǎo)體層進(jìn)行圖案化處理使之形成P2溝槽，在P2溝槽的底部露出背電極層；接著在圖案化后的半導(dǎo)體層上形成一高電阻材料膜層，使高電阻材料膜層覆蓋半導(dǎo)體層和P2溝槽；接著在高電阻材料膜層上形成透明導(dǎo)電層；接著在P2溝槽內(nèi)填充具有導(dǎo)電性的材料；接著對(duì)透明導(dǎo)電層、高電阻材料膜層和半導(dǎo)體層進(jìn)行圖案化處理使之形成P3溝槽，在P3溝槽的底部露出背電極層。在P2溝槽內(nèi)填充具有導(dǎo)電性的材料的工序可置于形成透明導(dǎo)電層的工序之前，或者在P2溝槽內(nèi)填充具有導(dǎo)電性的材料的工序可置于對(duì)透明導(dǎo)電層進(jìn)行圖案化處理使之形成P3溝槽的工序之后。所述高電阻材料膜層可只覆蓋P2溝槽的側(cè)壁和底部，或者所述高電阻材料膜層除了覆蓋P2溝槽的側(cè)壁和底部之外還覆蓋部分區(qū)域的半導(dǎo)體層表面，或者所述高電阻材料膜層只覆蓋P2溝槽的側(cè)壁，或者所述高電阻材料膜層除了覆蓋P2溝槽的側(cè)壁之外還覆蓋部分區(qū)域的半導(dǎo)體層表面，或者所述高電阻材料膜層除了覆蓋P2溝槽的側(cè)壁之外還覆蓋全部的半導(dǎo)體層表面；所述高電阻材料膜層可采用真空濺射法、CVD法、真空蒸鍍法等合適的方法來沉積。所述可采用絲網(wǎng)印刷法、噴墨法等合適的方法在P2溝槽內(nèi)填充具有導(dǎo)電性的材料；或可使用掩膜版然后進(jìn)行旋涂、噴涂工藝使之在P2溝槽內(nèi)填充具有導(dǎo)電性的材料。所述半導(dǎo)體層包括光吸收層和緩沖層；所述光吸收層為銅銦鎵硒膜層、銅銦鎵硒硫膜層、銅銦鎵硫膜層、銅銦鎵鋁硒膜層、銅銦鎵鋁硒硫膜層、銅銦鎵鋁硫膜層、銅銦硒膜層、銅銦硒硫膜層、銅銦硫膜層、銅鋅錫硫膜層、碲化鎘膜層或它們的組合，所述光吸收層中含有堿金屬元素；所述緩沖層為硫化鎘、氧化鋅、硫化鋅、硒化鋅、硫硒化鋅、硫化銦、硒化銦、硫硒化銦或鋅鎂氧化物中的一種或兩種以上，所述緩沖層可由一層或多層組成。進(jìn)一步的，在基板與背電極層之間插入一層阻擋元素?cái)U(kuò)散的電介質(zhì)材料層。所述電介質(zhì)材料層由氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化鈦、氧化鈦、氮氧化鈦、氮氧化鋯、氧化鋯、氮化鋯、氮化鋁、氧化鋁、氧化硅鋁、氮化硅鋁、氮氧化硅鋁、鋅錫氧化物或它們的混合物組成；所述電介質(zhì)材料層或由硅、鋯和鈦中的至少一種元素與鉬組成的至少兩種元素的氧化物、氮化物或氮氧化物組成；當(dāng)襯底為玻璃基板時(shí)，所述電介質(zhì)材料層可由一含有Li、K中至少一種元素的堿過濾層替代，該堿過濾層包含Li、K中的至少一種元素和Si、Al、O三種元素。所述背電極層為鉬電極層、鈦電極層、鉻電極層、AZO透明導(dǎo)電層或其組合，所述背電極層中還可含有堿金屬、氧、氮等元素。所述透明導(dǎo)電層選用銀基透明導(dǎo)電膜層、氧化銦摻雜錫膜層、氧化鋅摻雜鋁膜層、氧化鋅摻雜鎵膜層、氧化鋅摻雜銦膜層、氧化鋅摻雜硼膜層、氧化錫摻雜氟膜層、氧化錫摻碘膜層、氧化錫摻雜銻膜層或石墨烯中的一種和/或兩種以上。所述襯底為鈉鈣玻璃、不銹鋼薄板、聚酰亞胺板、鋁薄板或鈦薄板。進(jìn)一步，在透明導(dǎo)電層上可形成一減反射膜層，所述減反射膜層可由氟化鎂或由一層高折射率材料與一層低折射率材料組成。進(jìn)一步，使用層壓工藝將薄膜太陽能電池密封在兩塊基板之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件在P2溝槽的側(cè)壁覆蓋有高電阻材料膜層，這可使P2溝槽側(cè)壁區(qū)域的光吸收層材料表面實(shí)現(xiàn)鈍化，因而減少光生載流子在該區(qū)域的復(fù)合，從而提升薄膜太陽能電池組件的性能。2、本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件在P2溝槽的側(cè)壁和底部覆蓋有高電阻材料膜層，其可防止光吸收層中的堿金屬元素和背電極層中的堿金屬元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入透明導(dǎo)電層，由此避免造成透明導(dǎo)電層的性能惡化，進(jìn)而影響到薄膜太陽能電池組件的性能。3、本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件在P2溝槽內(nèi)填充具有導(dǎo)電性的材料，這樣可以降低透明導(dǎo)電層與背電極層電連接的串聯(lián)電阻，進(jìn)而可降低薄膜太陽能電池組件的串聯(lián)電阻，提升薄膜太陽能電池組件的性能。附圖說明圖1為傳統(tǒng)的CIGS基薄膜太陽能電池組件的截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明薄膜太陽能電池組件的第一種截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明薄膜太陽能電池組件的第二種截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明薄膜太陽能電池組件的第三種截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明薄膜太陽能電池組件的第四種截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明薄膜太陽能電池組件的第五種截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1—基板，2—背電極層，3—光吸收層，4—緩沖層，5—透明導(dǎo)電層，6—高電阻材料膜層，7—具有導(dǎo)電性的材料，P1—P1溝槽，P2—P2溝槽，P3—P3溝槽。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。所述P1溝槽是指通過使用激光或刻針對(duì)沉積有背電極層的基板進(jìn)行刻劃所形成的溝槽，使通過以細(xì)線形式去除背電極層的一部分來進(jìn)行構(gòu)圖的第一構(gòu)圖步驟；所述P2溝槽是指通過使用刻針或激光對(duì)沉積完半導(dǎo)體層的基板進(jìn)行刻劃，通過以第一構(gòu)圖步驟中形成的圖案為參考位置偏移規(guī)定量，以細(xì)線形式去除半導(dǎo)體層的一部分來進(jìn)行構(gòu)圖的第二構(gòu)圖步驟；所述P3溝槽是指通過使用刻針或激光對(duì)沉積完透明導(dǎo)電層的基板進(jìn)行刻劃，通過以第一構(gòu)圖步驟或第二構(gòu)圖步驟中形成的圖案為參考位置偏移規(guī)定量，以細(xì)線形式去除半導(dǎo)體層、高電阻材料膜層和透明導(dǎo)電層的一部分來進(jìn)行構(gòu)圖的第三構(gòu)圖步驟。圖1是傳統(tǒng)CIGS基薄膜太陽能電池組件的截面結(jié)構(gòu)示意圖，從圖1可看出P1、P2和P3溝槽相互錯(cuò)開，在P2溝槽的側(cè)壁和底部直接覆蓋透明導(dǎo)電層5，由于膜層沉積效應(yīng)的影響，在P2溝槽的側(cè)壁上沉積的透明導(dǎo)電層5的厚度較薄，這就造成該區(qū)域的電阻較大，會(huì)阻礙電池內(nèi)部載流子的輸運(yùn)，進(jìn)而影響到薄膜太陽能電池組件的性能。圖2是本發(fā)明的薄膜太陽能電池組件的截面結(jié)構(gòu)示意圖，從圖2可看出P1、P2和P3溝槽相互錯(cuò)開，在P2溝槽的側(cè)壁和底部先后覆蓋有高電阻材料膜層6和透明導(dǎo)電層5，接著在P2溝槽內(nèi)填充具有導(dǎo)電性的材料7，高電阻材料膜層6覆蓋整個(gè)緩沖層4的表面。圖3與圖2的結(jié)構(gòu)示意圖相似，只是圖3中的高電阻材料膜層6只覆蓋緩沖層4的部分區(qū)域表面。圖4與圖2的結(jié)構(gòu)示意圖相似，只是圖4中的高電阻材料膜層6沒有覆蓋P2溝槽的底部。圖5與圖2的結(jié)構(gòu)示意圖相似，與圖2中的P2溝槽內(nèi)填充的具有導(dǎo)電性的材料7的厚度相比，在圖5中P2溝槽內(nèi)填充的具有導(dǎo)電性的材料7的厚度較薄。圖6中P3溝槽包含在P2溝槽內(nèi)，在P2溝槽內(nèi)具有導(dǎo)電性的材料7只填充P2溝槽的一側(cè)，而在P2溝槽內(nèi)沒有填充具有導(dǎo)電性的材料7的區(qū)域可以填充具有絕緣性的材料或者空著不填充任何物質(zhì)。在圖6示例中，實(shí)質(zhì)上省略了形成P3溝槽的工序。本發(fā)明的薄膜太陽能電池組件的結(jié)構(gòu)示意圖不局限于附圖中的幾種，應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可做出各種修改。以下通過幾個(gè)具體實(shí)施例來說明本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件及其制備方法。以下涉及的實(shí)施例，均是在干凈的基板表面上依次沉積上各膜層。實(shí)施例1參見圖2所示，本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件，制作時(shí)，在一基板為鈉鈣玻璃1上采用磁控濺射沉積500nm的金屬鉬層作為背電極層2；接著在金屬鉬電極上使用激光刻劃形成P1溝槽；接著在背電極層2上形成具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒作為光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)浴(CBD)方法沉積50nm的CdS膜層作為緩沖層4；接著使用機(jī)械刻針進(jìn)行刻劃，以形成P2溝槽；在P2溝槽的側(cè)壁、底部及緩沖層4上濺射沉積15nm的氧化鈦膜層作為高電阻材料膜層6，所述高電阻材料膜層6的方塊電阻為350kΩ/□；在高電阻材料膜層6上采用磁控濺射沉積800nmAZO(Al摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層5；接著使用機(jī)械刻針進(jìn)行刻劃，以形成P3溝槽；接著使用絲網(wǎng)印刷對(duì)P2溝槽填充銀漿材料，使銀漿材料的表面與透明導(dǎo)電層5的表面持平，最后進(jìn)行固化處理使銀漿固化成為具有導(dǎo)電性的材料7。實(shí)施例2參見圖3所示，本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件，制作時(shí)，在一基板為鈉鈣玻璃1上采用磁控濺射沉積500nm的金屬鉬層作為背電極層2；接著在金屬鉬電極上使用激光刻劃形成P1溝槽；接著在背電極層2上形成具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒硫作為光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)浴(CBD)方法沉積60nm的CdS膜層作為緩沖層4；接著使用機(jī)械刻針進(jìn)行刻劃，以形成P2溝槽；接著使用掩膜，在P2溝槽的側(cè)壁、底部及緩沖層4的部分區(qū)域上濺射沉積10nm的氧化硅膜層作為高電阻材料膜層6，所述高電阻材料膜層6的方塊電阻為5kΩ/□；在高電阻材料膜層6上采用磁控濺射沉積600nmGZO(Ga摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層5；接著使用機(jī)械刻針進(jìn)行刻劃，以形成P3溝槽；接著使用絲網(wǎng)印刷對(duì)P2溝槽填充銀漿材料，使銀漿材料的表面與透明導(dǎo)電層5的表面持平，最后進(jìn)行固化處理使銀漿固化成為具有導(dǎo)電性的材料7。實(shí)施例3參見圖4所示，本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件，制作時(shí)，在一基板為鈉鈣玻璃1上采用磁控濺射沉積500nm的金屬鉬層作為背電極層2；接著在金屬鉬電極上使用激光刻劃形成P1溝槽；接著在背電極層2上形成具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硫作為光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)浴(CBD)方法沉積40nm的CdS膜層作為緩沖層4；接著使用機(jī)械刻針進(jìn)行刻劃，以形成P2溝槽；接著使用掩膜，在P2溝槽的側(cè)壁及緩沖層4上濺射沉積20nm的鋁摻雜的氧化鋅膜層作為高電阻材料膜層6，所述高電阻材料膜層6的方塊電阻為100kΩ/□；在高電阻材料膜層6上采用CVD法沉積800nmBZO(B摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層5；接著使用機(jī)械刻針進(jìn)行刻劃，以形成P3溝槽；接著使用絲網(wǎng)印刷對(duì)P2溝槽填充銀漿材料，使銀漿材料的表面與透明導(dǎo)電層5的表面持平，，最后進(jìn)行固化處理使銀漿固化成為具有導(dǎo)電性的材料7。實(shí)施例4參見圖5所示，本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件，制作時(shí)，在一基板為鈉鈣玻璃1上采用磁控濺射沉積600nm的金屬鉬層作為背電極層2；接著在金屬鉬電極上使用激光刻劃形成P1溝槽；接著在背電極層2上形成具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒作為光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)浴(CBD)方法沉積40nm的CdS膜層作為緩沖層4；接著使用機(jī)械刻針進(jìn)行刻劃，以形成P2溝槽；接著在P2溝槽的側(cè)壁、底部及緩沖層4上濺射沉積25nm的鎵摻雜的氧化鋅膜層作為高電阻材料膜層6，所述高電阻材料膜層6的方塊電阻為180kΩ/□；在高電阻材料膜層6上采用CVD法沉積600nmBZO(B摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層5；接著使用機(jī)械刻針進(jìn)行刻劃，以形成P3溝槽；接著使用絲網(wǎng)印刷對(duì)P2溝槽填充銀漿材料，使銀漿材料的表面高度低于透明導(dǎo)電層5的表面高度，最后進(jìn)行固化處理使銀漿固化成為具有導(dǎo)電性的材料7。實(shí)施例5參見圖6所示，本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件，制作時(shí)，在一基板為鈉鈣玻璃1上采用磁控濺射沉積500nm的金屬鉬層作為背電極層2；接著在金屬鉬電極上使用激光刻劃形成P1溝槽；接著在背電極層2上形成具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵硒硫作為光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)浴(CBD)方法沉積50nm的ZnS膜層作為緩沖層4；接著使用機(jī)械刻針進(jìn)行刻劃，以形成P2溝槽；接著在P2溝槽的側(cè)壁、底部及緩沖層4上濺射沉積35nm的鎵摻雜的氧化鋅膜層作為高電阻材料膜層6，所述高電阻材料膜層6的方塊電阻為260kΩ/□；接著使用絲網(wǎng)印刷對(duì)P2溝槽填充銀漿材料，使銀漿材料只填充P2溝槽的一側(cè)，使銀漿材料的表面與高電阻材料膜層6的表面持平，接著進(jìn)行固化處理使銀漿固化成為具有導(dǎo)電性的材料7，接著使用掩膜，在高電阻材料膜層6上采用CVD法沉積600nmBZO(B摻雜ZnO)膜層作為透明導(dǎo)電層5。上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種薄膜太陽能電池組件及其制作方法，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。