本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，具體地涉及一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池及其制備方法。

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(kāi)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1.04eV到1.67eV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，已超過(guò)22%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。

傳統(tǒng)的薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括基板1，以及依次設(shè)置在基板1上的背電極層2、光吸收層3、緩沖層4、本征氧化鋅層5和透明導(dǎo)電窗口層6，透明導(dǎo)電窗口層6可以是透明導(dǎo)電氧化物（TCO）材料。多個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池單元形成在一個(gè)大基板上，并且通過(guò)每個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池單元中的各個(gè)互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行串聯(lián)連接，以形成薄膜太陽(yáng)能電池模塊。每個(gè)互連結(jié)構(gòu)都包括三條劃線(xiàn)，被稱(chēng)為P1、P2和P3。P1劃線(xiàn)延伸穿過(guò)背電極層2并且填充有光吸收層3材料；P2劃線(xiàn)延伸穿過(guò)緩沖層4和光吸收層3，并且填充有透明導(dǎo)電窗口層材料6，因此P2劃線(xiàn)將一薄膜太陽(yáng)能電池單元的正面透明導(dǎo)電窗口層6電極連接至相鄰太陽(yáng)能電池單元的背電極層2；P3劃線(xiàn)延伸穿過(guò)正面透明導(dǎo)電窗口層6、、本征氧化鋅層5、緩沖層4和光吸收層3。

因?yàn)榛ミB結(jié)構(gòu)不會(huì)有助于薄膜太陽(yáng)能電池的光吸收和電流的生成，所以薄膜太陽(yáng)能電池位于互連結(jié)構(gòu)外部的一部分被稱(chēng)為有效電池。因此，薄膜太陽(yáng)能電池模塊的一系列電阻在很大程度上取決于正面透明導(dǎo)電窗口層的電阻和正面透明導(dǎo)電窗口層與背電極層之間的接觸電阻。

傳統(tǒng)的CIGS基薄膜光伏電池普遍采用AZO透明導(dǎo)電膜層作為窗口層，其AZO導(dǎo)電層的厚度要達(dá)到400nm以上，為了獲得更低的方塊電阻，AZO導(dǎo)電層的厚度要達(dá)到1000nm。然而，AZO導(dǎo)電層的厚度越厚其可見(jiàn)光透過(guò)率就越低，這將使薄膜電池的短路電流降低；如果使用較薄的AZO導(dǎo)電層，則其方塊電阻較大，這將使薄膜電池的串聯(lián)電阻上升。所以使用AZO導(dǎo)電層時(shí)就要在這幾方面進(jìn)行平衡。在制作AZO導(dǎo)電層的過(guò)程還要對(duì)沉積有PN結(jié)半導(dǎo)體膜的基板進(jìn)行加熱到至少200℃，加熱溫度要進(jìn)行嚴(yán)格控制，如果溫度過(guò)高將會(huì)破壞半導(dǎo)體膜的PN結(jié)，導(dǎo)致電池性能惡化；如果溫度太低沉積的AZO膜的質(zhì)量就比較差，這也會(huì)導(dǎo)致電池性能下降，這些將導(dǎo)致電池的制造成本上升。再者，在CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池裝置中AZO膜層的使用厚度都是比較厚的，這也會(huì)使電池的制造成本增加，同時(shí)還會(huì)使薄膜太陽(yáng)能電池的內(nèi)部膜層應(yīng)力增加。

薄膜太陽(yáng)能電池為了增加收集光吸收層中的光生載流子，傳統(tǒng)的做法是在正面的透明導(dǎo)電窗口層上印刷或蒸鍍金屬柵電極（例如使用銀漿印刷柵電極等），這樣就可以提高載流子的收集效率，但所印刷的或蒸鍍的金屬柵電極不能夠透光，其會(huì)遮擋入射至該區(qū)域的光，使該區(qū)域的薄膜太陽(yáng)能電池稱(chēng)為發(fā)電的死區(qū)，這就導(dǎo)致了薄膜太陽(yáng)能電池的有效發(fā)電面積減少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于為克服上述的現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種薄膜太陽(yáng)能電池，在不減少電池的發(fā)電面積的前提下，既能提高入射光的入射率、提高載流子的收集效率，因而可獲得較高的短路電流；又可獲得低的正面電極層與背電極層之間的接觸電阻，因此可獲得較低的薄膜太陽(yáng)能電池單元的串聯(lián)電阻，提高薄膜太陽(yáng)能電池的性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池，包括

基板；

背電極層，位于所述基板上；

光吸收層，位于所述背電極層上；

緩沖層，位于所述光吸收層上；

以及正面電極層，位于所述緩沖層之上，所述正面電極層具有透明導(dǎo)電氧化物膜層和透明柵電極膜層，所述透明柵電極膜層所涂覆的面積小于透明導(dǎo)電氧化物膜層所涂覆的面積。

進(jìn)一步的，所述正面電極層的具體是：所述透明導(dǎo)電氧化物膜層位于透明柵電極膜層之上；或者是所述透明柵電極膜層位于透明導(dǎo)電氧化物膜層之上，或者是所述透明柵電極膜層被透明導(dǎo)電氧化物膜層所夾持包覆。

進(jìn)一步的，所述透明柵電極膜層中至少含有一層金屬膜層。

更進(jìn)一步的，所述透明柵電極膜層還包括有電介質(zhì)膜層，所述電介質(zhì)膜層的材料為氧化鈦、摻雜氧化鈦、氧化鋯、氧化鎳鉻、氧化銦、摻雜氧化銦、摻雜氧化鋅、摻雜氧化錫、氧化硅、氮化硅、氧化錫、氧化鋅、氧化鋅錫、氧化鋅鎂、氮氧化硅、氧化鋅硅、氧化鉍、氧化鈮、氧化鉿、氧化鉭、氧化鋁、氧化鈦鋁、氧化鈦鋯、氧化硅鋁、氮化硅鋁、氮氧化硅鋁、氧化硅鋯、氧化硅鈦中的一種或兩種以上；所述電介質(zhì)膜層的元素組成可以是化學(xué)計(jì)量的也可以是非化學(xué)計(jì)量的。

進(jìn)一步的，所述金屬膜層的厚度不大于30nm，優(yōu)選金屬膜層的厚度為8-25nm；更優(yōu)選金屬膜層的厚度更為10-20nm，金屬膜層的材料選用銀、金、銅、鋁、鎳鉻合金、鉻、鈮和鉬中的至少一種。

進(jìn)一步的，所述透明柵電極膜層為梳子狀或類(lèi)梳子狀，所述透明柵電極膜層包括多條間隔柵線(xiàn)的指狀區(qū)域和連通多條間隔柵線(xiàn)的母線(xiàn)區(qū)域，或者所述透明柵電極僅包括多條間隔柵線(xiàn)的指狀區(qū)域，所述指狀區(qū)域的柵線(xiàn)可以是直線(xiàn)型的，也可以是非直線(xiàn)型的任何形狀的組合；所述指狀區(qū)域的相鄰兩條柵線(xiàn)間距至少為2mm，優(yōu)選相鄰兩條柵線(xiàn)間距至少為5mm。所述透明柵電極膜層也可由石墨烯和電介質(zhì)膜層組成，或只由石墨烯組成。

進(jìn)一步的，還包括具有多條劃線(xiàn)的互連結(jié)構(gòu)和多個(gè)凹槽，所述透明柵電極膜層的指狀區(qū)域的柵線(xiàn)與所述多個(gè)凹槽的長(zhǎng)度方向互不平行。

進(jìn)一步的，所述透明柵電極膜層至少部分覆蓋P2凹槽，優(yōu)選所述透明柵電極膜層全部覆蓋P2凹槽。

進(jìn)一步的，所述透明導(dǎo)電氧化物膜層為氧化銦摻雜錫、氧化銦摻雜鎢、氧化鋅摻雜硼、氧化鋅摻雜鋁、氧化鋅摻雜鎵、氧化鋅摻雜銦鎵、氧化鋅摻雜銦、氧化錫摻雜氟、氧化錫摻雜銻和氧化錫摻雜碘中的一種或兩種以上，所述透明導(dǎo)電氧化物膜層的厚度至少為80nm，優(yōu)選所述透明導(dǎo)電氧化物膜層的厚度至少為150nm。

進(jìn)一步的，還包括一層高電阻率膜層，所述高電阻率膜層位于緩沖層和正面電極層之間，所述高電阻率膜層為一層本征氧化鋅膜層或者為具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層，或者由一層本征氧化鋅膜層和一層摻雜氧化鋅膜層組成；所述摻雜氧化鋅膜層電阻率不小于0.08Ωcm，同時(shí)不大于95Ωcm，所述摻雜氧化鋅膜層的摻雜劑可選自B、Al、Ga或In元素中的至少一種。

進(jìn)一步的，所述基板為鈉鈣玻璃、不銹鋼薄板、聚酰亞胺板、鋁薄板或鈦薄板。

進(jìn)一步的，所述透明柵電極膜層的可見(jiàn)光透過(guò)率至少為35%，優(yōu)選的其可見(jiàn)光透過(guò)率至少為60%，更優(yōu)選的其可見(jiàn)光透過(guò)率至少為70%，最優(yōu)選的其可見(jiàn)光透過(guò)率至少為80%。

進(jìn)一步的，所述基板包括一層阻擋材料層，所述阻擋材料層位于基板的表面，所述阻擋材料層由氧化硅、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；或所述阻擋材料層由硅、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)基板為玻璃基板時(shí)，所述阻擋材料層可由一含有Li、K中至少一種元素的堿過(guò)濾層替代，該堿過(guò)濾層包含Li、K中的至少一種元素和Si、Al、O三種元素。

進(jìn)一步的，所述背電極層為鉬電極層、鈦電極層、鉻電極層或AZO透明導(dǎo)電層，所述背電極層中可含有一定量的氧和/或氮。所述緩沖層選自硫化鎘、硫化鋅鎘、硫化鋅、硒化鋅、硫硒化鋅、氧化鋅、硫化銦、硒化銦、硫硒化銦、鋅鎂氧化物或具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層中的一種或兩種以上。所述光吸收層為銅銦鎵硒、銅銦鎵硫、銅銦鎵硒硫、銅銦鋁硒、銅銦鋁硫、銅銦鋁硒硫、銅銦硫、銅銦硒、銅銦硒硫、銅銦鎵鋁硒、銅銦鎵鋁硒硫、銅銦鎵鋁硫、銅鋅錫硫、碲化鎘或非晶硅膜層材料。

進(jìn)一步的，還包括一保護(hù)層，所述保護(hù)層設(shè)置在所述正面電極層上，所述保護(hù)層為金屬氧化物或金屬氮氧化物。

進(jìn)一步的，還包括減反射膜層，所述減反射膜層設(shè)置在所述正面電極層上。所述減反射膜可由一層或多層組成；減反射膜層可由一層氟化鎂組成，或由折射率大于1.80的第一材料層和折射率小于1.70的第二材料層組成，或者由其他適用于減反射膜層的材料組成。

本發(fā)明還公開(kāi)一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，包括

準(zhǔn)備基板；

在基板上形成背電極層；

在所述背電極層上形成光吸收層；

在所述光吸收層上形成緩沖層；

以及在所述緩沖層上形成正面電極層，所述正面電極層具有透明導(dǎo)電氧化物膜層和透明柵電極膜層，所述透明柵電極膜層所涂覆的面積小于所述透明導(dǎo)電氧化物膜層所涂覆的面積。

進(jìn)一步的，還包括在背電極層上使用激光刻劃形成P1凹槽；在形成緩沖層之后使用機(jī)械刻針在靠近P1凹槽的地方刻劃P2凹槽，使P2凹槽與P1凹槽大體上平行；在形成透明柵電極膜層后使用機(jī)械刻針在靠近P2凹槽的地方刻劃P3凹槽，使P3凹槽與P2凹槽大體上平行；在某些情況下可以省略掉P3刻劃的工序。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果：

本發(fā)明通過(guò)由透明導(dǎo)電氧化物膜層和透明柵電極膜層組成薄膜太陽(yáng)能電池的正面電極層，可以增強(qiáng)對(duì)光吸收層中的光生載流子的收集，可以降低薄膜太陽(yáng)能電池的串聯(lián)電阻，從而提高薄膜太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。

本發(fā)明通過(guò)由透明導(dǎo)電氧化物膜層和透明柵電極膜層組成薄膜太陽(yáng)能電池的正面電極層，這樣可以使用更薄厚度的透明導(dǎo)電氧化物膜層，從而增加入射光的量，使更多的光入射到光吸收層而被轉(zhuǎn)化為電能；同時(shí)本發(fā)明的正面電極層的結(jié)構(gòu)可有效降低膜層的內(nèi)應(yīng)力，降低薄膜太陽(yáng)能電池的膜層脫落風(fēng)險(xiǎn)，從而提高薄膜太陽(yáng)能電池器件的穩(wěn)定性。

本發(fā)明通過(guò)由透明導(dǎo)電氧化物膜層和透明柵電極膜層組成薄膜太陽(yáng)能電池的正面電極層，柵電極膜層不會(huì)把照射到該區(qū)域的光全部阻擋，這樣在透明柵電極膜層的區(qū)域不會(huì)形成發(fā)電死區(qū)，因而不會(huì)減少薄膜電池的有效發(fā)電面積。

本發(fā)明的透明柵電極膜層的厚度遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的金屬柵電極層的厚度，這樣有助于節(jié)省材料，再者，因?yàn)橹羞h(yuǎn)紅外線(xiàn)是熱線(xiàn)，本發(fā)明的透明柵電極膜層對(duì)中遠(yuǎn)紅外線(xiàn)具有較強(qiáng)反射能力，這可大大降低中遠(yuǎn)紅外線(xiàn)對(duì)薄膜電池單元的內(nèi)部進(jìn)行加熱，可提高薄膜太陽(yáng)能電池單元的發(fā)電量；本發(fā)明的正面電極層可使更多的可見(jiàn)光和近紅外線(xiàn)入射到光吸收層中，從而提高電池的發(fā)電量。

本發(fā)明的透明柵電極膜層中的電介質(zhì)膜層與金屬膜層的組合可以使金屬膜層免受外界環(huán)境的影響，從而避免該金屬膜層性能的下降；本發(fā)明保證透明柵電極膜層具有低方塊電阻的同時(shí)又可以增加透明柵電極膜層的光的透過(guò)率。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的俯視圖；

圖4為本發(fā)明的另一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明的透明柵電極膜層的一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

在此先定義，所述P1凹槽是指通過(guò)使用激光對(duì)沉積有背電極層的基板進(jìn)行刻劃，使通過(guò)以細(xì)線(xiàn)形式去除背電極層的一部分來(lái)進(jìn)行構(gòu)圖的第一構(gòu)圖步驟；所述P2凹槽是指通過(guò)使用刻針或激光對(duì)沉積完緩沖層的基板進(jìn)行刻劃，通過(guò)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(xiàn)形式去除緩沖層和光吸收層的一部分來(lái)進(jìn)行構(gòu)圖的第二構(gòu)圖步驟；所述P3凹槽是指通過(guò)使用刻針或激光對(duì)沉積完正面電極層的基板進(jìn)行刻劃，通過(guò)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(xiàn)形式去除光吸收層、緩沖層和正面電極層的一部分來(lái)進(jìn)行構(gòu)圖的第三構(gòu)圖步驟。所述P2凹槽也可指通過(guò)使用刻針或激光對(duì)沉積完光吸收層的基板進(jìn)行刻劃，通過(guò)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(xiàn)形式去除光吸收層的一部分來(lái)進(jìn)行構(gòu)圖的第二構(gòu)圖步驟。當(dāng)所述正面電極層只覆蓋P2凹槽的一部分，即P2凹槽長(zhǎng)度方向的一個(gè)側(cè)面和與這個(gè)側(cè)面相連的一部分底面區(qū)域完全沒(méi)有被正面電極層材料所覆蓋，如圖4所示，這時(shí)可以省略掉形成P3凹槽的工序。所述形成P3凹槽的工序可在形成正面電極層之后，或可在形成透明導(dǎo)電氧化物膜層之后且在形成透明柵電極膜層之前。

如圖2至4所示，一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池，包括基板1、背電極層2、光吸收3、緩沖層4和正面電極層，背電極層2位于基板1上，光吸收層3位于所述背電極層2上，緩沖層4位于所述光吸收層3上，正面電極層位于所述緩沖層4之上，所述正面電極層具有第一部分和第二部分，其中，所述正面電極層的所述第一部分為透明導(dǎo)電氧化物膜層6，所述正面電極層的所述第二部分為透明柵電極膜層71和72，所述透明柵電極膜層71和72所涂覆的面積（也即投影于緩沖層4的面積）小于所述透明導(dǎo)電氧化物膜層6所涂覆的面積。

具體的，所述透明柵電極膜層71和72中至少含有一層金屬膜層，所述金屬膜層的厚度不大于30nm，優(yōu)選金屬膜層的厚度為8-25nm；更優(yōu)選金屬膜層的厚度更為10-20nm，金屬膜層的材料選用銀、金、銅、鋁、鎳鉻合金、鉻、鈮和鉬中的至少一種，優(yōu)選的，透明柵電極膜層71和72由金屬膜層和電介質(zhì)膜層組成，所述電介質(zhì)膜層的材料為氧化鈦、摻雜氧化鈦、氧化鋯、氧化鎳鉻、氧化銦、摻雜氧化銦、摻雜氧化鋅、摻雜氧化錫、氧化硅、氮化硅、氧化錫、氧化鋅、氧化鋅錫、氧化鋅鎂、氮氧化硅、氧化鋅硅、氧化鉍、氧化鈮、氧化鉿、氧化鉭、氧化鋁、氧化鈦鋁、氧化鈦鋯、氧化硅鋁、氮化硅鋁、氮氧化硅鋁、氧化硅鋯、氧化硅鈦中的一種或兩種以上，所述電介質(zhì)膜層的元素組成可以是化學(xué)計(jì)量的也可以是非化學(xué)計(jì)量的，所述透明柵電極膜層71和72的可見(jiàn)光透過(guò)率至少為35%，優(yōu)選的其可見(jiàn)光透過(guò)率至少為60%，更優(yōu)選的其可見(jiàn)光透過(guò)率至少為70%，最優(yōu)選的其可見(jiàn)光透過(guò)率至少為80%。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，透明柵電極膜層71和72也可由石墨烯和電介質(zhì)膜層組成，或只由石墨烯組成。

所述透明導(dǎo)電氧化物膜層6為氧化銦摻雜錫、氧化銦摻雜鎢、氧化鋅摻雜硼、氧化鋅摻雜鋁、氧化鋅摻雜鎵、氧化鋅摻雜銦鎵、氧化鋅摻雜銦、氧化錫摻雜氟、氧化錫摻雜銻和氧化錫摻雜碘中的一種或兩種以上，所述透明導(dǎo)電氧化物膜層6的厚度至少為80nm，優(yōu)選所述透明導(dǎo)電氧化物膜層的厚度至少為150nm。所述基板1為鈉鈣玻璃、不銹鋼薄板、聚酰亞胺板、鋁薄板或鈦薄板。背電極層2為鉬電極層、鈦電極層、鉻電極層或AZO透明導(dǎo)電層，背電極層2中可含有一定量的氧和/或氮。緩沖層4選自硫化鎘、硫化鋅鎘、硫化鋅、硒化鋅、硫硒化鋅、氧化鋅、硫化銦、硒化銦、硫硒化銦、鋅鎂氧化物或具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層中的一種或兩種以上。光吸收層3為銅銦鎵硒、銅銦鎵硫、銅銦鎵硒硫、銅銦鋁硒、銅銦鋁硫、銅銦鋁硒硫、銅銦硫、銅銦硒、銅銦硒硫、銅銦鎵鋁硒、銅銦鎵鋁硒硫、銅銦鎵鋁硫、銅鋅錫硫、碲化鎘或非晶硅膜層材料。

具體的，在圖2至4所示的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池中，所述透明導(dǎo)電氧化物膜層6位于緩沖層4上，所述透明柵電極膜層71和72位于透明導(dǎo)電氧化物膜層6上，當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，可以是透明柵電極膜層71和72位于緩沖層4上，透明柵電極膜層71和72部分覆蓋緩沖層4，然后透明導(dǎo)電氧化物膜層6再覆蓋在緩沖層4和透明柵電極膜層71和72上，在另外一些實(shí)施例中，所述透明柵電極膜層71和72可以被透明導(dǎo)電氧化物膜層6所夾持包覆，即正面電極層的膜層結(jié)構(gòu)可以依次由透明導(dǎo)電氧化物膜層6、透明柵電極膜層71和72、透明導(dǎo)電氧化物膜層6三層結(jié)構(gòu)組成。

優(yōu)選的，透明柵電極膜層71和72為梳子狀或類(lèi)梳子狀，透明柵電極膜層71和72包括多條間隔柵線(xiàn)的指狀區(qū)域72和連通多條間隔柵線(xiàn)的母線(xiàn)區(qū)域71，指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)可以是直線(xiàn)型的，如圖5所示，也可以是非直線(xiàn)型的任何形狀的組合，指狀區(qū)域72的相鄰兩條柵線(xiàn)間距至少為2mm，優(yōu)選相鄰兩條柵線(xiàn)間距至少為5mm。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中，透明柵電極膜層71和72僅包括多條間隔柵線(xiàn)的指狀區(qū)域72。

具體的，透明柵電極膜層71和72至少部分覆蓋P2凹槽，如圖4所示，優(yōu)選所述透明柵電極膜層71和72全部覆蓋P2凹槽，如圖2所示。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還包括具有多條劃線(xiàn)的互連結(jié)構(gòu)和多個(gè)凹槽P1、P2和P3，透明柵電極膜層71和72的指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)與所述多個(gè)凹槽P1、P2和P3的長(zhǎng)度方向互不平行。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還包括一層高電阻率膜層5，所述高電阻率膜層5位于緩沖層4和透明導(dǎo)電氧化物膜層6之間，所述高電阻率膜層5為一層本征氧化鋅膜層或者為具有高電阻率的摻雜氧化鋅膜層，或者由一層本征氧化鋅膜層和一層摻雜氧化鋅膜層組成；所述摻雜氧化鋅膜層電阻率不小于0.08Ωcm，同時(shí)不大于95Ωcm，所述摻雜氧化鋅膜層的摻雜劑可選自B、Al、Ga或In元素中的至少一種。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的基板1還包括一層阻擋材料層，所述阻擋材料層位于基板1的表面，所述阻擋材料層由氧化硅、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；或所述阻擋材料層由硅、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)基板1為玻璃基板時(shí)，所述阻擋材料層可由一含有Li、K中至少一種元素的堿過(guò)濾層替代，該堿過(guò)濾層包含Li、K中的至少一種元素和Si、Al、O三種元素。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，還可以包括一保護(hù)層，所述保護(hù)層設(shè)置在所述正面電極層上，所述保護(hù)層為金屬氧化物或金屬氮氧化物。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，還可以包括減反射膜層，所述減反射膜層設(shè)置在所述正面電極層上。所述減反射膜可由一層或多層組成；減反射膜層可由一層氟化鎂組成，或由折射率大于1.80的第一材料層和折射率小于1.70的第二材料層組成，或者由其他適用于減反射膜層的材料組成。

本發(fā)明還公開(kāi)一種CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池的制備方法，包括

準(zhǔn)備基板1；

在基板1上形成背電極層2；

在所述背電極層2上形成光吸收層3；

在所述光吸收層3上形成緩沖層4；

以及在所述緩沖層4上形成正面電極層，所述正面電極層具有透明導(dǎo)電氧化物膜層6和透明柵電極膜層71和72，所述透明柵電極膜層71和72所涂覆的面積小于所述透明導(dǎo)電氧化物膜層6所涂覆的面積。

具體的，在背電極層2上使用激光刻劃形成P1凹槽；在形成緩沖層4之后使用機(jī)械刻針在靠近P1凹槽的地方刻劃P2凹槽，使P2凹槽與P1凹槽大體上平行；在形成透明柵電極膜層71和72后使用機(jī)械刻針在靠近P2凹槽的地方刻劃P3凹槽，使P3凹槽與P2凹槽大體上平行；在某些情況下可以省略掉P3刻劃的工序。

下面將通過(guò)幾個(gè)具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池及其制備方法。以下涉及的實(shí)施例及對(duì)比例，均是在干凈的襯底表面上依次形成各膜層。

實(shí)施例1

在一鈉鈣玻璃基板1上采用磁控濺射沉積500nm的金屬鉬電極層2；接著采用激光器對(duì)金屬鉬電極層2進(jìn)行P1刻劃工序，從而形成P1凹槽；接著在金屬鉬電極層2上形成厚度為2um的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硒光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)?。–BD）方法沉積50nm的CdS膜層作為緩沖層4；在緩沖層4上采用磁控濺射沉積40nm的本征ZnO膜層5；接著采用金屬刻針進(jìn)行P2刻劃工序，從而形成P2凹槽；接著在本征ZnO膜層5上采用磁控濺射依次沉積100nm的BZO膜層作為透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著使用具有柵電極圖案的掩膜板蓋住透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著采用磁控濺射法依次沉積10nm的Ag膜層、2nm的TiO1.8膜層、25nm的氮氧化硅膜層，由此形成透明柵電極膜層71和72，該透明柵電極膜層71和72的母線(xiàn)區(qū)域71完全覆蓋P2凹槽，指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)電極與P2凹槽垂直；接著去除掩膜板；最后采用金屬刻針進(jìn)行P3刻劃工序，從而形成P3凹槽；以此形成由多個(gè)單元電池串聯(lián)而成的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池組件。經(jīng)測(cè)試，電池單元的短路電流為34.2mA/cm²，電池模塊的串聯(lián)電阻為8.3Ω。

實(shí)施例2

在一鈉鈣玻璃基板1上采用磁控濺射沉積510nm的金屬鉬電極層2；接著采用激光器對(duì)金屬鉬電極層2進(jìn)行P1刻劃工序，從而形成P1凹槽；接著在金屬鉬電極層2上形成厚度為1.8um的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硒光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)?。–BD）方法沉積60nm的CdS膜層作為緩沖層4；在緩沖層4上采用磁控濺射沉積50nm的本征ZnO膜層5；接著采用金屬刻針進(jìn)行P2刻劃工序，從而形成P2凹槽；接著在本征ZnO膜層5上采用磁控濺射依次沉積200nm的BZO膜層作為透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著使用具有柵電極圖案的掩膜板蓋住透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著采用磁控濺射法依次沉積11nm的Ag膜層、2nm的TiO1.6膜層、30nm的氮化硅膜層，由此形成透明柵電極膜層71和72，該透明柵電極膜層71和72的母線(xiàn)區(qū)域71完全覆蓋P2凹槽，指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)電極與P2凹槽垂直；接著去除掩膜板；最后采用金屬刻針進(jìn)行P3刻劃工序，從而形成P3凹槽；以此形成由多個(gè)單元電池串聯(lián)而成的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池組件。經(jīng)測(cè)試，電池單元的短路電流為33.7mA/cm²，電池模塊的串聯(lián)電阻為7.3Ω。

實(shí)施例3

在一鈉鈣玻璃基板1上采用磁控濺射沉積550nm的金屬鉬電極層2；接著采用激光器對(duì)金屬鉬電極層2進(jìn)行P1刻劃工序，從而形成P1凹槽；接著在金屬鉬電極層2上形成厚度為2um的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硒光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)?。–BD）方法沉積50nm的CdS膜層作為緩沖層4；在緩沖層4上采用磁控濺射沉積40nm的本征ZnO膜層5；接著采用金屬刻針進(jìn)行P2刻劃工序，從而形成P2凹槽；接著使用具有柵電極圖案的掩膜板蓋住本征ZnO膜層；接著采用磁控濺射法依次沉積8nm的Ag膜層、3nm的TiO1.8膜層、10nmAZO膜層，由此形成透明柵電極膜層71和72，該透明柵電極膜層71和72的母線(xiàn)區(qū)域71完全覆蓋P2凹槽，指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)電極與P2凹槽垂直；接著去除掩膜板，在本征ZnO膜層5和透明柵電極膜層71和72上采用磁控濺射沉積200nm的BZO膜層作為透明導(dǎo)電氧化物膜層6；最后采用金屬刻針進(jìn)行P3刻劃工序，從而形成P3凹槽；以此形成由多個(gè)單元電池串聯(lián)而成的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池組件。經(jīng)測(cè)試，電池單元的短路電流為34.1mA/cm²，電池模塊的串聯(lián)電阻為7.6Ω。

實(shí)施例4

在一鈉鈣玻璃基板1上采用磁控濺射沉積510nm的金屬鉬電極層2；接著采用激光器對(duì)金屬鉬電極層2進(jìn)行P1刻劃工序，從而形成P1凹槽；接著在金屬鉬電極層2上形成厚度為1.8um的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硒光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)?。–BD）方法沉積60nm的CdS膜層作為緩沖層4；在緩沖層4上采用磁控濺射沉積50nm的本征ZnO膜層5；接著采用金屬刻針進(jìn)行P2刻劃工序，從而形成P2凹槽；接著在本征ZnO膜層5上采用磁控濺射依次沉積200nm的AZO膜層作為透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著使用具有柵電極圖案的掩膜板蓋住透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著采用磁控濺射法依次沉積12nm的Ag膜層、2nm的TiO1.8膜層、25nm的氮氧化硅膜層，由此形成透明柵電極膜層71和72，該透明柵電極膜層71和72的母線(xiàn)區(qū)域71完全覆蓋P2凹槽，指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)電極與P2凹槽垂直；接著去除掩膜板，采用磁控濺射法沉積150nm的AZO膜層覆蓋整個(gè)表面，其作為透明導(dǎo)電氧化物膜層6；最后采用金屬刻針進(jìn)行P3刻劃工序，從而形成P3凹槽；以此形成由多個(gè)單元電池串聯(lián)而成的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池組件。經(jīng)測(cè)試，電池單元的短路電流為33.4mA/cm²，電池模塊的串聯(lián)電阻為6.6Ω。

實(shí)施例5

在一鈉鈣玻璃基板1上采用磁控濺射沉積550nm的金屬鉬電極層2；接著采用激光器對(duì)金屬鉬電極層2進(jìn)行P1刻劃工序，從而形成P1凹槽；接著在金屬鉬電極層2上形成厚度為2.1um的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硒光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)?。–BD）方法沉積40nm的ZnS膜層作為緩沖層4；在緩沖層4上采用磁控濺射沉積50nm的本征ZnO膜層5；接著采用金屬刻針進(jìn)行P2刻劃工序，從而形成P2凹槽；接著在本征ZnO膜層5上采用磁控濺射依次沉積280nm的BZO膜層作為透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著使用具有柵電極圖案的掩膜板蓋住透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著采用磁控濺射法依次沉積9nm的Ag膜層、2nm的TiO1.9膜層、30nm的氮化硅膜層，由此形成透明柵電極膜層，該透明柵電極膜層只具有指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)，所形成的指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)部分的覆蓋P2凹槽，指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)電極與P1凹槽和P2凹槽都垂直；接著去除掩膜板；最后采用金屬刻針進(jìn)行P3刻劃工序，從而形成P3凹槽；以此形成由多個(gè)單元電池串聯(lián)而成的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池組件。經(jīng)測(cè)試，電池單元的短路電流為33.8mA/cm²，電池模塊的串聯(lián)電阻為7.5Ω。

實(shí)施例6

在一鈉鈣玻璃基板1上采用磁控濺射沉積500nm的金屬鉬電極層2；接著采用激光器對(duì)金屬鉬電極層2進(jìn)行P1刻劃工序，從而形成P1凹槽；接著在金屬鉬電極層2上形成厚度為2um的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硒光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)?。–BD）方法沉積50nm的CdS膜層作為緩沖層4；在緩沖層4上采用磁控濺射沉積40nm的本征ZnO膜層5；接著在本征ZnO膜層5上采用磁控濺射依次沉積350nm的BZO膜層作為透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著采用金屬刻針進(jìn)行P2刻劃工序，從而形成P2凹槽；接著使用具有柵電極圖案的掩膜板蓋住透明導(dǎo)電氧化物膜層6；接著采用磁控濺射法依次沉積10nm的Ag膜層、2nm的TiO1.8膜層、25nm的氮氧化硅膜層，由此形成透明柵電極膜層71和72，該透明柵電極膜層71和72的母線(xiàn)區(qū)域71部分覆蓋P2凹槽（即母線(xiàn)區(qū)域71沒(méi)有覆蓋P2凹槽的遠(yuǎn)離P1凹槽的那個(gè)長(zhǎng)邊和與該長(zhǎng)邊連接的部分底部），指狀區(qū)域72的柵線(xiàn)電極與P1凹槽和P2凹槽都垂直；接著去除掩膜板；以此形成由多個(gè)單元電池串聯(lián)而成的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池組件。經(jīng)測(cè)試，電池單元的短路電流為34.1mA/cm²，電池模塊的串聯(lián)電阻為6.2Ω。

對(duì)比例1

在一鈉鈣玻璃基板1上采用磁控濺射沉積550nm的金屬鉬電極層2；接著采用激光器對(duì)金屬鉬電極層2進(jìn)行P1刻劃工序，從而形成P1凹槽；接著在金屬鉬電極層2上形成厚度為2.1um的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硒光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)?。–BD）方法沉積40nm的ZnS膜層作為緩沖層4；在緩沖層4上采用磁控濺射沉積50nm的本征ZnO膜層5；接著采用金屬刻針進(jìn)行P2刻劃工序，從而形成P2凹槽；接著在本征ZnO膜層5上采用磁控濺射依次沉積280nm的BZO膜層作為透明導(dǎo)電氧化物膜層6；最后采用金屬刻針進(jìn)行P3刻劃工序，從而形成P3凹槽；以此形成由多個(gè)單元電池串聯(lián)而成的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池組件。經(jīng)測(cè)試，電池單元的短路電流為33.2mA/cm²，電池模塊的串聯(lián)電阻為13.6Ω。

對(duì)比例2

在一鈉鈣玻璃基板1上采用磁控濺射沉積550nm的金屬鉬電極層2；接著采用激光器對(duì)金屬鉬電極層2進(jìn)行P1刻劃工序，從而形成P1凹槽；接著在金屬鉬電極層2上形成厚度為2.1um的具有黃銅礦結(jié)構(gòu)的銅銦鎵二硒光吸收層3；在光吸收層3上采用化學(xué)?。–BD）方法沉積40nm的ZnS膜層作為緩沖層4；在緩沖層4上采用磁控濺射沉積50nm的本征ZnO膜層5；接著采用金屬刻針進(jìn)行P2刻劃工序，從而形成P2凹槽；接著在本征ZnO膜層5上采用磁控濺射依次沉積1000nm的BZO膜層作為透明導(dǎo)電氧化物膜層6；最后采用金屬刻針進(jìn)行P3刻劃工序，從而形成P3凹槽；以此形成由多個(gè)單元電池串聯(lián)而成的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池組件。經(jīng)測(cè)試，電池單元的短路電流為32.1mA/cm²，電池模塊的串聯(lián)電阻為11.7Ω。

從本發(fā)明的實(shí)施例與對(duì)比例中可以看出，本發(fā)明的CIGS基薄膜太陽(yáng)能電池可獲得更大的短路電流和更低的串聯(lián)電阻。

盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對(duì)本發(fā)明做出各種變化，均為本發(fā)明的保護(hù)范圍。