本發(fā)明涉及一種半透明太陽能電池的制備方法，屬于薄膜太陽能電池制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著化石能源的日益消耗，伴隨著的是日益惡化的環(huán)境問題，太陽能作為取之不竭，用之不盡的能源在人類生活中扮演著越來越重要的角色。半透明太陽能電池，顧名思義是對光具有良好的透過性，一般來說，目前要實(shí)現(xiàn)太陽能電池的半透明主要有三種，一是通過改變電池的吸光材料，改變電池對光的吸收波段，傳統(tǒng)的太陽能電池需要吸收可見光波段，電池呈現(xiàn)不透明狀態(tài)，基于有機(jī)材料的可設(shè)計性，可以通過設(shè)計適合的光伏材料和透明導(dǎo)體來替換吸光材料，從而讓可見光透過，然而這種方法比較難以實(shí)現(xiàn)，很少找到適合的材料，此法研制出的太陽能電池要么透明度不夠要么光電轉(zhuǎn)化效率過低。加州大學(xué)洛杉磯分校的材料工程學(xué)教授楊揚(yáng)經(jīng)過研究，發(fā)現(xiàn)了一種新的合成近紅外線光敏高分子材料。此外，他還把銀納米絲薄膜作為透明的電極。楊揚(yáng)和同事們根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)設(shè)計出了高分子太陽能電池，可把人眼看不見的紅外線轉(zhuǎn)化為電流，而可見光受到的影響卻很小。對于人眼來說，這一新型太陽能電池在550nm可見光下的透明度達(dá)到了66％。除此之外，研究人員還改進(jìn)了透明導(dǎo)體的工藝，利用納米銀絲和二氧化鈦納米材料的混合物，可以把光電轉(zhuǎn)化效率提升4％。由于無機(jī)太陽能電池的發(fā)展目前出現(xiàn)瓶頸,對電池研究大都集中于有機(jī)電池,有機(jī)物的可設(shè)計性比較強(qiáng),可用于柔性襯底,制作成本較低,而當(dāng)前的半透明電池的研究進(jìn)展也都是基于有機(jī)太陽能電池的發(fā)展。香港理工大學(xué)(PolyU)應(yīng)用物理系已成功開發(fā)了帶有石墨烯電極的高效低成本半透明鈣鈦礦太陽能電池。這項(xiàng)新發(fā)明應(yīng)用底部氟摻雜錫氧化物(FTO)和頂部石墨烯電極，其能量轉(zhuǎn)換效率在12％左右，而常規(guī)半透明太陽能電池具有7％的效率，這將使它在未來能夠得到廣泛的應(yīng)用。

隨著光伏建筑一體化(BIPV)進(jìn)程的不斷推進(jìn)，現(xiàn)代化社會中，人們對舒適的建筑環(huán)境的追求越來越高，導(dǎo)致建筑采暖和空調(diào)的能耗日益增長。在發(fā)達(dá)國家，建筑用能已占全國總能耗的30％-40％，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展形成了一定的制約作用。因此能夠?qū)⒐夥a(chǎn)品更加有效率地集成到建筑方面是勢在必行的，一來能更有效率的應(yīng)用能源，又能提高生活的舒適度。雖說現(xiàn)在晶硅電池已經(jīng)不是主流的研究方向，但是因其成熟穩(wěn)定的工藝仍然占據(jù)著大片市場，薄膜太陽能電池以競爭和互補(bǔ)的關(guān)系開始分割太陽能市場，其成本有待降低，效率有待提高。對于太陽能電池的研究，現(xiàn)在仍處于瓶頸期。電池的效率的影響因素有其內(nèi)因和外因，與其執(zhí)著于提高電池的效率，不如在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上擴(kuò)展電池的應(yīng)用也是在變相的提高電池效率，即使效率偏低但如果能夠大面積鋪展，提高太陽光的利用率，整體的效率可以達(dá)到很高。擴(kuò)展電池的應(yīng)用是當(dāng)下應(yīng)該追求的一個重要方向。像智能窗戶、光伏幕墻、光伏天棚等光伏建筑設(shè)計應(yīng)用成為光伏建筑一體化的典型實(shí)際應(yīng)用，成為了光伏行業(yè)的一大熱點(diǎn)，且很有潛力做到推廣為人們的生活謀求更多福利。因而半透明太陽能電池將成為光伏建筑一體化(BIPV)中的重要材料。

半透明太陽能電池的結(jié)構(gòu)主要包括：(一)決定電池透光性的可透明結(jié)構(gòu)；(二)能夠利用太陽能進(jìn)行發(fā)電的普通電池結(jié)構(gòu)。由于太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率與可吸收光的面積有很大關(guān)系，而半透明太陽電池要求可透明結(jié)構(gòu)的透光性達(dá)到一定水平，這樣看似矛盾的結(jié)構(gòu)要求很難在電池上獲得統(tǒng)一。但基于太陽能電池的多功能實(shí)際應(yīng)用來說，如果能在一定范圍內(nèi)盡可能地使光電轉(zhuǎn)換效率與可透光范圍達(dá)到一種相互平衡時時，就能使半透明太陽能電池發(fā)揮最大的實(shí)際應(yīng)用能力。正是由于現(xiàn)有的能源形勢以及具有上述優(yōu)點(diǎn)和良好的應(yīng)用發(fā)展前景，半透明太陽能電池近年來引起了世界各國原來越多的廣泛關(guān)注。近年來，越來越多的半透明太陽能電池涌現(xiàn)出來，相對于其他半透明電池，例如利用光刻或腐蝕法制成的孔洞型半透明電池、弱光性半透明電池、呈島狀分布的半透明電池，基于龜裂模板法制備的半透明太陽能電池顯然有較大優(yōu)勢：(1)該方法制備的半透明電池的結(jié)構(gòu)呈網(wǎng)絡(luò)狀，在襯底上沿各個方向延伸，電池結(jié)構(gòu)分布均勻；(2)龜裂模板法制備的龜裂犧牲層薄膜網(wǎng)格均勻性好，決定了電池樣品的透光性和電池覆蓋的面積；(3)犧牲層溶膠薄膜的龜裂縫隙的寬度、深度均勻以及電池膜層結(jié)構(gòu)的縫隙填充性好，決定了電池的有效面積及其效率穩(wěn)定性；(4)該半透明太陽能電池制作簡單，成本低。所以開發(fā)具有良好透光性且有較高的真實(shí)光電轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)異性能的半透明太陽能電池的制備技術(shù)是實(shí)現(xiàn)半透明太陽能電池實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種半透明太陽能電池的制備方法。

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種半透明太陽能電池的制備方法，包括：

步驟S1、制作龜裂模板：通過在襯底(1)頂面上均勻沉積一層易于去除的溶膠薄膜，并控制所述溶膠薄膜自然龜裂，以形成位于所述襯底(1)頂面上作為犧牲層的龜裂模板(2)，且該龜裂模板(2)的不規(guī)則網(wǎng)狀龜裂縫(2a)深入至所述襯底(1)的頂面；

步驟S2、沉積網(wǎng)狀薄膜太陽能電池：在所述制作有龜裂模板(2)的襯底(1)的頂面上沉積厚度低于所述龜裂模板(2)厚度的薄膜太陽能電池，該薄膜太陽能電池包括相互獨(dú)立的兩個部分，第一部分為位于所述龜裂模板(2)的不規(guī)則網(wǎng)狀龜裂縫(2a)中并固定在所述襯底(1)頂面上的網(wǎng)狀薄膜太陽能電池(3)，第二部分為位于所述龜裂模板(2)頂面上的薄膜太陽能電池犧牲層(3’)；

步驟S3、沉積網(wǎng)狀背電極：用真空鍍膜設(shè)備在經(jīng)過所述步驟S2處理的襯底(1)頂面上沉積金屬電極層，且該金屬電極層和所述薄膜太陽能電池的總厚度小于所述龜裂模板(2)的厚度，該金屬電極層包括相互獨(dú)立的兩個部分，第一部分為位于所述龜裂模板(2)的不規(guī)則網(wǎng)狀龜裂縫(2a)中并固定在所述網(wǎng)狀薄膜太陽能電池(3)頂面上的網(wǎng)狀背電極(4)，第二部分為位于所述薄膜太陽能電池犧牲層(3’)頂面上的背電極犧牲層(4’)；

步驟S4、去除龜裂模板：去除所述龜裂模板(2)及位于所述龜裂模板(2)上的薄膜太陽能電池犧牲層(3’)和背電極犧牲層(4’)，以露出所述固定在襯底(1)頂面上的網(wǎng)狀薄膜太陽能電池(3)和網(wǎng)狀背電極(4)，清理所述網(wǎng)狀薄膜太陽能電池(3)和網(wǎng)狀背電極(4)的表面，使得網(wǎng)狀薄膜太陽能電池(3)和網(wǎng)狀背電極(4)構(gòu)成半透明太陽能電池。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述步驟S1的具體操作步驟為：

步驟S1-1、將型號為CA600的指甲油與乙醇溶劑按1：2至1：4之間的比例混合均勻，作為龜裂液；

步驟S1‐2、將所述襯底(1)清洗干凈，并用滴涂法或刮涂法將所述龜裂液沉積在所述襯底(1)的頂面上，以形成所述溶膠薄膜；

步驟S1-3、將所述沉積有溶膠薄膜的襯底(1)在無塵且溫度保持在20℃至30℃的環(huán)境下放置1小時至2小時，使得所述溶膠薄膜自然龜裂，以形成所述龜裂模板(2)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述步驟S1中，所述襯底(1)為二氧化錫摻氟透明導(dǎo)電玻璃、氧化銦錫透明導(dǎo)電玻璃和透明塑料中的任意一種。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述步驟S2中，所述薄膜太陽能電池為非晶硅太陽能電池，該非晶硅太陽能電池采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積在所述制作有龜裂模板(2)的襯底(1)的頂面上。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述非晶硅太陽能電池從下至上或從上至下由空穴傳輸層(p)、本征半導(dǎo)體層(i)和電子傳輸層(n)構(gòu)成。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述步驟S2中，所述薄膜太陽能電池為鈣鈦礦太陽能電池，該鈣鈦礦太陽能電池采用濕法旋涂沉積在所述制作有龜裂模板(2)的襯底(1)的頂面上。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述鈣鈦礦太陽能電池從下至上或從上至下由空穴傳輸層、鈣鈦礦層和電子傳輸層構(gòu)成。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述步驟S3的具體操作步驟為：以銀Ag、金Au、鋁Al、銅Cu、鎳Ni、鉻Cr和銀鎳合金中的任意一種金屬為原料，用真空鍍膜設(shè)備采用磁控濺射方式在經(jīng)過所述步驟S2處理的襯底(1)頂面上沉積相應(yīng)的金屬層，作為所述金屬電極層，其中，所述真空鍍膜設(shè)備執(zhí)行磁控濺射時的功率在100W至200W之間、磁控腔室內(nèi)的溫度在20℃至25℃之間。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式：所述步驟S3的具體操作步驟為：以銀Ag、金Au、鋁Al、銅Cu、鎳Ni、鉻Cr和銀鎳合金中的任意一種金屬為原料，用真空鍍膜設(shè)備采用熱蒸鍍方式在經(jīng)過所述步驟S2處理的襯底(1)頂面上沉積相應(yīng)的金屬層，作為所述金屬電極層，其中，所述真空鍍膜設(shè)備執(zhí)行熱蒸鍍時的蒸鍍電流為100A、蒸鍍電壓為0.5V、蒸鍍時間在20min至30min之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明通過在龜裂模板上依次沉積薄膜太陽能電池和金屬電極層，以利用龜裂模板的不規(guī)則網(wǎng)狀龜裂縫形成網(wǎng)狀薄膜太陽能電池和網(wǎng)狀背電極，再通過去除龜裂模板來清除位于龜裂模板上的薄膜太陽能電池犧牲層和背電極犧牲層，從而在襯底上形成半透明太陽能電池。

由于構(gòu)成半透明太陽能電池的網(wǎng)狀薄膜太陽能電池和網(wǎng)狀背電極均為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有良好的透光性能和環(huán)境穩(wěn)定性，并且，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)按照太陽能電池的真實(shí)電池面積計算，其單位面積上的電池效率仍然較高，因此，本發(fā)明所制備的半透明太陽能電池在能夠正常透光的同時還能進(jìn)行太陽能發(fā)電，非常適合用于制作光伏玻璃幕墻、智能能窗戶并應(yīng)用于光伏建筑一體化(BIPV)等智能時尚家居設(shè)計。

由于本發(fā)明的龜裂模板利用龜裂產(chǎn)生的裂紋，為天然模板，該模板制作方便簡單，且直接在模板上鍍膜就能制備得到半透明太陽能電池，因此，本發(fā)明的工藝簡單、流程少、造價低廉容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備。

由于本發(fā)明的步驟S2中在龜裂模板上沉積的薄膜太陽能電池可以為所有能通過鍍膜工藝制備的薄膜太陽能電池，因此，本發(fā)明的應(yīng)用范圍極其廣泛。特別是：基于有機(jī)材料的可設(shè)計性和鈣鈦礦太陽能電池的飛速發(fā)展，半透明太陽能電池的研究主要集中在有機(jī)電池方面的研究，對于無機(jī)電池的半透明研究較少，本發(fā)明同時致力于無機(jī)和有機(jī)半透明電池的發(fā)展，具有很大的創(chuàng)新性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明：

圖1為本發(fā)明的半透明太陽能電池制備方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一中步驟S1制備的龜裂模板2放大3000倍的SEM圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一中步驟S1制備的龜裂模板2放大10000倍的SEM圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一中步驟S3制備的網(wǎng)狀背電極4放大5000倍的SEM圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一中步驟S3制備的網(wǎng)狀背電極4放大10000倍的SEM圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例一中經(jīng)過步驟S4后制成的半透明太陽能電池放大130倍的SEM圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例一中經(jīng)過步驟S4后制成的半透明太陽能電池放大1500倍的SEM圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

如圖1所示，本發(fā)明的半透明太陽能電池的制備方法，包括：

步驟S1、制作龜裂模板：通過在襯底1頂面上均勻沉積一層易于去除的溶膠薄膜，并控制溶膠薄膜自然龜裂，以形成位于襯底1頂面上作為犧牲層的龜裂模板2，且該龜裂模板2的不規(guī)則網(wǎng)狀龜裂縫2a深入至襯底1的頂面(參見圖2和圖3)，其中，襯底1為二氧化錫摻氟透明導(dǎo)電玻璃(即FTO)；溶膠薄膜為微晶化二氧化鈦溶膠；龜裂模板2厚度優(yōu)選為200～5000nm，龜裂模板2的不規(guī)則網(wǎng)狀龜裂縫2a的寬度優(yōu)選為100～10000納米、龜裂塊的直徑優(yōu)選為：1～100微米。

步驟S2、沉積網(wǎng)狀薄膜太陽能電池：在制作有龜裂模板2的襯底1的頂面上沉積厚度低于龜裂模板2厚度的薄膜太陽能電池，由于龜裂模板2的厚度落差作用，該薄膜太陽能電池包括相互獨(dú)立的兩個部分，第一部分為位于龜裂模板2的不規(guī)則網(wǎng)狀龜裂縫2a中并固定在襯底1頂面上的網(wǎng)狀薄膜太陽能電池3，第二部分為位于龜裂模板2頂面上的薄膜太陽能電池犧牲層3’。其中，薄膜太陽能電池為非晶硅太陽能電池，該非晶硅太陽能電池采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法即PECVD沉積在制作有龜裂模板2的襯底1的頂面上，非晶硅太陽能電池從下至上由空穴傳輸層p、本征半導(dǎo)體層i和電子傳輸層n構(gòu)成。網(wǎng)狀薄膜太陽能電池3的厚度優(yōu)選為500～600nm。

具體的，上述非晶硅太陽能電池的空穴傳輸層p、本征半導(dǎo)體層i和電子傳輸層n沉積通過下述方法制備獲得：將帶有龜裂模板的襯底送進(jìn)等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積腔體，設(shè)置腔體溫度為250～300℃，設(shè)置反應(yīng)功率為3～7w，設(shè)置各反應(yīng)層氣體流量為空穴傳輸層p：SiH4 5sccm,H2 130sccm,B2H6 5sccm,CH4 5sccm；本征半導(dǎo)體層i：SiH4 5sccm,H2 130sccm；電子傳輸層n：SiH4 5sccm,H2 130sccm,PH3 20sccm，各層反應(yīng)時間依次為30s，30min,3min。

上述制備方法中，非晶硅太陽能電池的空穴傳輸層p、本征半導(dǎo)體層i和電子傳輸層n在沉積前腔內(nèi)真空度要達(dá)到3×10^-7Torr，每次移開擋板在樣品上鍍膜前氣體需要充分勻氣，時間為20min。

上述制備方法中，非晶硅太陽能電池的空穴傳輸層p、本征半導(dǎo)體層i和電子傳輸層n的沉積過程中，在沉積空穴傳輸層p和本征半導(dǎo)體層i之前必須對高真空度的腔體進(jìn)行腔體氛圍調(diào)節(jié)，即通入SiH4、H2，流量分別為5sccm,130sccm，對整個腔體進(jìn)行包硅處理，時間為20min，其目的是為空穴傳輸層p和本征半導(dǎo)體層i的沉積做好充分準(zhǔn)備。

上述制備方法中，非晶硅太陽能電池的空穴傳輸層p、本征半導(dǎo)體層i和電子傳輸層n的沉積過程中，在空穴傳輸層p沉積完成后一般需要再沉積一層緩沖層，以達(dá)到對空穴傳輸層p和本征半導(dǎo)體層i的薄膜進(jìn)行修復(fù)界面的目的，且在緩沖層沉積完成后由于空穴傳輸層p和本征半導(dǎo)體層i的反應(yīng)氣體不同，需要用分子泵對腔體抽真空，時間為5min，以使腔體無氣體殘留，提高i層薄膜質(zhì)量。

其中，本發(fā)明實(shí)施例一對步驟S2優(yōu)選為：腔內(nèi)溫度為260℃，電源功率3～7w，鍍膜前腔內(nèi)真空度為3×10^-7Torr。在已經(jīng)龜裂的薄膜上面繼續(xù)依次沉積p層，i層和n層薄膜，這種p-i-n的非晶硅結(jié)構(gòu)薄膜進(jìn)入龜裂塊之間的裂縫中，在襯底上形成多個網(wǎng)絡(luò)狀p-i-n薄膜結(jié)構(gòu)。獲得p層，i層和n層薄膜厚度分別為6nm，360nm，20nm。

步驟S3、沉積網(wǎng)狀背電極：用真空鍍膜設(shè)備在經(jīng)過步驟S2處理的襯底1頂面上沉積金屬電極層，且該金屬電極層和薄膜太陽能電池的總厚度小于龜裂模板2的厚度，該金屬電極層包括相互獨(dú)立的兩個部分，第一部分為位于龜裂模板2的不規(guī)則網(wǎng)狀龜裂縫2a中并固定在網(wǎng)狀薄膜太陽能電池3頂面上的網(wǎng)狀背電極4(參見圖4和圖5)，第二部分為位于薄膜太陽能電池犧牲層3’頂面上的背電極犧牲層4’。

步驟S3的具體操作步驟為：以銀Ag為原料，用真空鍍膜設(shè)備采用磁控濺射方式在經(jīng)過步驟S2處理的襯底1頂面上沉積相應(yīng)的金屬層，作為金屬電極層，其中，真空鍍膜設(shè)備執(zhí)行磁控濺射時的功率在100W至200W之間、磁控腔室內(nèi)的溫度在20℃至25℃之間，使得金屬電極層的表面溫度為40～60℃，金屬電極層即網(wǎng)狀背電極4的厚度在10nm至100nm之間。

本發(fā)明實(shí)施例一對步驟S3優(yōu)選為：調(diào)節(jié)磁控濺射功率為150W，腔內(nèi)溫度為25℃，樣品表面溫度為45℃。由于磁控濺射樣品表面有一定的溫度，會使樣品表面的二氧化鈦膜發(fā)生二次龜裂，在已有龜裂基礎(chǔ)上產(chǎn)生更小的龜裂，所以所使用的功率一般不大于200W，如果功率過大，會使樣品表面溫度過高，二次龜裂嚴(yán)重，導(dǎo)致二氧化鈦龜裂膜局部翹起或者脫落，影響樣品質(zhì)量；過低(不可以低于100W)導(dǎo)致膜層不夠致密。金屬膜層一般不低于100nm，以防二次龜裂的縫隙處來不及生長足夠的銀線。在已經(jīng)龜裂的網(wǎng)狀薄膜太陽能電池3上面繼續(xù)沉積金屬銀薄膜，金屬銀進(jìn)入龜裂塊之間的裂縫中，在襯底上形成多個非晶硅電池結(jié)構(gòu)。

步驟S4、去除龜裂模板：去除龜裂模板2及位于龜裂模板2上的薄膜太陽能電池犧牲層3’和背電極犧牲層4’，以露出固定在襯底1頂面上的網(wǎng)狀薄膜太陽能電池3和網(wǎng)狀背電極4，清理網(wǎng)狀薄膜太陽能電池3和網(wǎng)狀背電極4的表面，使得網(wǎng)狀薄膜太陽能電池3和網(wǎng)狀背電極4構(gòu)成半透明太陽能電池(參見圖6和圖7)。

本發(fā)明優(yōu)選采用機(jī)械方法去除龜裂模板2及位于龜裂模板2上的薄膜太陽能電池犧牲層3’和背電極犧牲層4’，機(jī)械方法包括超聲波、膠帶法去除以及機(jī)械擦除等，其具體過程優(yōu)選為：將在龜裂模板上沉積的半透明太陽能電池放至室溫，使龜裂模板充分龜裂，采用機(jī)械擦除法去除多數(shù)模板碎片，在襯底上獲得的半透明非晶硅單節(jié)電池的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的寬度0.1～15μm，獲得的半透明鈣鈦礦單節(jié)電池的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的寬度0.1～15μm。

本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思是：將犧牲層溶膠旋涂在襯底表面龜裂產(chǎn)生紋路細(xì)小密集的裂紋。在獲得半透明非晶硅電池的等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積系統(tǒng)的真空腔室內(nèi)，整個樣品被空穴傳輸層p、本征半導(dǎo)體層i和電子傳輸層n薄膜所覆蓋，然后在磁控濺射條件下整個樣品都被緩沖層及金屬膜所覆蓋，而在獲得半透明鈣鈦礦電池的濕法旋涂過程中，樣品裂紋逐漸被膜層所填充，最后在真空蒸發(fā)鍍膜條件下整個樣品被金屬膜所覆蓋，用機(jī)械方法去除龜裂模板，此時裂紋處沉積下來的p層、i層、n層薄膜和金屬膜被保留下來，而裂紋之外的其他部分被空穴傳輸層p及金屬膜和犧牲層溶膠模板一起被去除，并回收，即形成半透明非晶硅單節(jié)太陽能電池和半透明鈣鈦礦單節(jié)太陽能電池。

基于上海蘇發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明能夠獲得以下技術(shù)效果：普通的模板法主要是利用光刻技術(shù)制作網(wǎng)狀金屬導(dǎo)電玻璃，但本發(fā)明是利用龜裂產(chǎn)生的裂紋為天然模板制作太陽能電池。首先利用這種天然模板就可制作具有新外觀、新結(jié)構(gòu)的龜裂電池，該半透明電池透光性良好，其次，模板制作方便簡單，與傳統(tǒng)的太陽能電池制作相比，此種薄膜電池制造工藝簡單，流程少，造價低廉。

實(shí)施例二

本發(fā)明實(shí)施例二與實(shí)施例一基本相同，它們的區(qū)別在于：本實(shí)施例二中，步驟S2的薄膜太陽能電池為鈣鈦礦太陽能電池，該鈣鈦礦太陽能電池采用濕法旋涂沉積在制作有龜裂模板2的襯底1的頂面上，該鈣鈦礦太陽能電池從下至上由空穴傳輸層、鈣鈦礦層和電子傳輸層構(gòu)成。并且，本實(shí)施例二中，步驟S3的具體操作步驟為：以銀Ag為原料，用真空鍍膜設(shè)備采用熱蒸鍍方式在經(jīng)過步驟S2處理的襯底1頂面上沉積相應(yīng)的金屬層，作為金屬電極層，其中，真空鍍膜設(shè)備執(zhí)行熱蒸鍍時的蒸鍍電流為100A、蒸鍍電壓為0.5V、蒸鍍時間在20min至30min之間，使得金屬電極層的表面溫度為40～60℃，金屬電極層即網(wǎng)狀背電極4的厚度在10nm至100nm之間。

具體的，上述步驟S2的鈣鈦礦電池的制備工藝為：在帶有龜裂模板的襯底上進(jìn)行旋涂，設(shè)置各層旋涂參數(shù)為：電子傳輸層：轉(zhuǎn)速4000r/min，時間第Ⅰ步3s、第Ⅱ步30s；鈣鈦礦層：3000r/min，第Ⅰ步3s、第Ⅱ步20s；空穴傳輸層：2000r/min，時間第Ⅰ步3s、第Ⅱ步20s。其中，TiO2在馬弗爐中為程序退火，由室溫(25℃)加熱到500℃，加熱總時間為3h。其它退火溫度均為125℃，10min。

上述步驟S2的制備工藝中，鈣鈦礦太陽能電池膜層沉積通過下述方法制備獲得：在帶有龜裂模板的襯底上進(jìn)行旋涂，設(shè)置各層旋涂參數(shù)為：電子傳輸層：第Ⅰ步(第Ⅰ步為預(yù)旋，第Ⅱ步為正式旋涂，后同)轉(zhuǎn)速500r/min時間3s、第Ⅱ步轉(zhuǎn)速4000r/min時間30s；鈣鈦礦層：第Ⅰ步轉(zhuǎn)速500r/min時間3s、第Ⅱ步轉(zhuǎn)速3000r/min時間20s；空穴傳輸層：第Ⅰ步轉(zhuǎn)速500r/min時間3s、第Ⅱ步轉(zhuǎn)速2000r/min時間20s。蒸鍍金屬背電極前腔內(nèi)真空度要達(dá)到4×10^‐4Pa，具體參數(shù)為：蒸鍍所需膜厚80nm，電流100A，電壓0.5V，時間20～30min，蒸鍍太快導(dǎo)致膜層不均勻，質(zhì)量不好，太慢則易產(chǎn)生熱量聚集效應(yīng)，使得內(nèi)部其他膜層高溫分解。

上述步驟S2的制備工藝中，鈣鈦礦太陽能電池制備過程中，當(dāng)用到TiO₂時，其需在馬弗爐中程序退火，由室溫(25℃)加熱到500℃，加熱總時間為3h。其它膜層退火只需在加熱臺上進(jìn)行，溫度均為125℃，10min。

上述步驟S2的制備工藝中，龜裂模板玻璃襯底在使用前需分別用洗潔精混合去離子水、去離子水、丙酮、異丙醇各超聲清洗20min，再N₂吹干后等離子清洗(即洗即用)。為保證膜層質(zhì)量，減少空氣中塵埃微粒的吸附，需加蓋旋涂。

其中，本發(fā)明實(shí)施例二對步驟S2優(yōu)選為：各層旋涂參數(shù)為：電子傳輸層：轉(zhuǎn)速4000r/min，時間第Ⅰ步3s、第Ⅱ步30s；鈣鈦礦層：3000r/min，第Ⅰ步3s、第Ⅱ步20s；空穴傳輸層：2000r/min，時間第Ⅰ步3s、第Ⅱ步20s。其中，TiO₂在馬弗爐中為程序退火，由室溫(25℃)加熱到500℃，加熱總時間為3h。其它退火溫度均為125℃，10min。獲得空穴傳輸層、鈣鈦礦層和電子傳輸層的厚度為100nm，400nm，40nm。

本發(fā)明實(shí)施例二對步驟S3優(yōu)選為：采用真空熱蒸鍍的方式在龜裂模板上沉積致密的銀薄膜，蒸鍍時電流為100A，電壓0.5V，Ag0.3g，樣品表面溫度50℃，Ag薄膜厚度為80nm。

實(shí)施例三

本發(fā)明實(shí)施例三與實(shí)施例一或?qū)嵤├鞠嗤?，它們的區(qū)別在于：本發(fā)明實(shí)施例三中，步驟S1的具體操作步驟為：

步驟S1-1、將型號為CA600的指甲油與乙醇溶劑按1：2至1：4之間的比例混合均勻，作為龜裂液；

步驟S1‐2、將襯底1清洗干凈，并用滴涂法或刮涂法將龜裂液沉積在襯底1的頂面上，以形成溶膠薄膜；

步驟S1-3、將沉積有溶膠薄膜的襯底1在無塵且溫度保持在20℃至30℃的環(huán)境下放置1小時至2小時，使得溶膠薄膜自然龜裂，以形成龜裂模板2。

本發(fā)明不局限于上述具體實(shí)施方式，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。

按照本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明的其它形式舉例如下：

第一，步驟S1中，襯底1也可以采用氧化銦錫透明導(dǎo)電玻璃(即ITO)和透明塑料，透明塑料可以是聚對苯二甲酸丁二醇酯(即PET)、聚酰亞胺透明塑料(即PI)、聚氨酯透明塑料(即PU)等；溶膠薄膜可也采用氧化鋁、氧化鈣、氧化硅、氧化鋯等氧化物和大多數(shù)樹脂材料以及一些特殊物質(zhì)例如雞蛋清等制成。

第二，步驟S2中的薄膜太陽能電池還可以為有機(jī)太陽能電池以及所有可以通過沉積薄膜得到的砷化鎵、碲化鎘、銅銦鎵硒薄膜電池等。

第三，實(shí)施例一中，非晶硅太陽能電池也可從上至下由空穴傳輸層p、本征半導(dǎo)體層i和電子傳輸層n構(gòu)成，實(shí)施例二中，鈣鈦礦太陽能電池也可從上至下由空穴傳輸層、鈣鈦礦層和電子傳輸層構(gòu)成。

第四，步驟S3中，也可以金Au、鋁Al、銅Cu、鎳Ni、鉻Cr和銀鎳合金中的任意一種金屬為原料沉積金屬電極層。