本实用新型专利技术公开了一种CIGS‑CdS双结薄膜太阳能电池，该太阳能电池的结构层从下往上依次层叠，分别是：基底层、金属电极Mo薄膜层、P型CIGS薄膜层、N型CIGS薄膜层；由N型CIGS薄膜层往上，依次叠有P型 CdS薄膜层、N型 CdS薄膜层、窗口薄膜层。本实用新型专利技术专利通过CIGS薄膜的pn结和CdS的pn结，构成了CIGS‑CdS双结薄膜太阳电池，实现了太阳光谱可见光的充分吸收利用，提高了薄膜电池器件的光电转换效率。
【技术实现步骤摘要】
本技术专利涉及太阳电池光伏领域，具体的说是涉及一种CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池。
技术介绍
铜铟镓硒（CIGS薄膜）薄膜太阳电池具有低成本、高效率、长寿命、可在阴天工作等优势，是一种公认前景最被看好的太阳电池之一。它的一般结构为基底、Mo薄膜、CIGS薄膜、CdS薄膜、窗口层薄膜，目前小面积最高效率已将近22%，大面积组件效率约在15%。此前研究认为，对于CdS薄膜，考虑到硫空位（VS）受主的自补偿效应，其 P型掺杂很难实现。而最新报道证实，通过金属铜的掺杂可以制备P型CdS薄膜，其原理为：当CdS表面覆盖有一层金属膜时，可阻止S挥发从而抑制VS的产生。此外，通过模拟软件运算薄膜的光电性能，得出这类双结薄膜太阳电池的最终光电转化效率高达48%。实际上，晶界和小晶粒处存在复合缺陷，制备电池的载流子迁移率和器件效率均会下降。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本技术要解决的技术问题在于提供了一种CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池。为解决上述技术问题，本技术通过以下方案来实现：一种CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池，该太阳能电池的结构层从下往上依次层叠，分别是：置于最底层的基底层；置于基底层上表面的金属电极Mo薄膜层；置于金属电极Mo薄膜层上表面的P型CIGS薄膜层，置于CIGS薄膜层上表面的N型CIGS薄膜层；由N型CIGS薄膜层往上，依次叠有P型 CdS薄膜层、N型 CdS薄膜层、窗口薄膜层。进一步的，所述基底层为刚性基底或柔性基底。进一步的，所述刚性基底包括钠钙玻璃基底，所述柔性基底包括不锈钢基底、聚酰亚胺基底。进一步的，所述窗口薄膜层包括：底层的i-ZnO氧化锌薄膜层和顶层的AZO掺铝氧化锌层或底层的i-ZnO氧化锌薄膜层和顶层的ITO氧化铟锡层。进一步的，所述金属电极Mo薄膜层包括：致密钼层，或底层致密钼层和顶层疏松钼层。进一步的，所述太阳能电池的结构层每层厚度如下：基底层 0.05~4mm；金属电极Mo薄膜层 500~1200nm；P型CIGS薄膜层 300~900nm；N型CIGS薄膜层 50~200nm；P型 CdS薄膜层 10~100nm；N型 CdS薄膜层 100~300nm；窗口薄膜层 350~600nm。进一步的，所述太阳能电池的结构层每层厚度如下：基底层 3mm；金属电极Mo薄膜层 900nm；P型CIGS薄膜层 600nm；N型CIGS薄膜层 100nm；P型 CdS薄膜层 50nm；N型 CdS薄膜层 200nm；窗口薄膜层 500nm。相对于现有技术，本技术的有益效果是：本技术CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池，其结构从下到上包括在镀钼刚性基底（如钠钙玻璃）或柔性基底（不锈钢或聚酰亚胺）、P型CIGS薄膜、N型CIGS薄膜、P型 CdS薄膜、N型 CdS薄膜以及窗口薄膜。本技术专利通过CIGS薄膜的pn结和CdS的pn结，构成了CIGS-CdS双结薄膜太阳电池，实现了太阳光谱可见光的充分吸收利用，提高了薄膜电池器件的光电转换效率。附图说明图1为本技术CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池结构示意图。附图中标记：基底层1、金属电极Mo薄膜层2、P型CIGS薄膜层3、N型CIGS薄膜层4、P型 CdS薄膜层5、N型 CdS薄膜层6、窗口薄膜层7。具体实施方式下面结合附图对本技术的优选实施例进行详细阐述，以使本技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参照附图1，本技术的一种CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池，该太阳能电池的结构层从下往上依次层叠，分别是：置于最底层的基底层1；置于基底层1上表面的金属电极Mo薄膜层2；置于金属电极Mo薄膜层2上表面的P型CIGS薄膜层3，置于CIGS薄膜层3上表面的N型CIGS薄膜层4；由N型CIGS薄膜层4往上，依次叠有P型 CdS薄膜层5、N型 CdS薄膜层6、窗口薄膜层7。所述基底层1为刚性基底或柔性基底。所述刚性基底包括钠钙玻璃基底，所述柔性基底包括不锈钢基底、聚酰亚胺基底。所述窗口薄膜层7包括：底层的i-ZnO氧化锌薄膜层和顶层的AZO掺铝氧化锌层或底层的i-ZnO氧化锌薄膜层和顶层的ITO氧化铟锡层。所述金属电极Mo薄膜层2包括：致密钼层，或底层致密钼层和顶层疏松钼层。所述太阳能电池的结构层每层厚度如下：基底层1 0.05~4mm；金属电极Mo薄膜层2 500~1200nm；P型CIGS薄膜层3 300~900nm；N型CIGS薄膜层4 50~200nm；P型 CdS薄膜层5 10~100nm；N型 CdS薄膜层6 100~300nm；窗口薄膜层7 350~600nm。优选方案，所述太阳能电池的结构层每层厚度如下：基底层1 3mm；金属电极Mo薄膜层2 900nm；P型CIGS薄膜层3 600nm；N型CIGS薄膜层4 100nm；P型 CdS薄膜层5 50nm；N型 CdS薄膜层6 200nm；窗口薄膜层7 500nm。以下是本技术CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池制备过程。首先在钠钙玻璃基底上溅射Mo薄膜（钼薄膜），其厚度在500-900nm之间，优选由约500nm厚的底层致密钼和约400nm厚的顶层疏松钼构成。接着，为在CIGS薄膜和Mo薄膜之间形成更好的欧姆接触，可在Mo薄膜上通过溅射或者涂覆硒+退火的方式，形成一层 200-500 nm厚的MoSe2，优选厚度240nm。若采用涂覆硒+退火的方式制备，可在退火炉中进行，通过调整退火温度和时间等得到合适的厚度和化学计量比。然后，在室温下溅射一层400-2000 nm的P型 CIGS薄膜，优选厚度约600nm。玻璃中扩散上来的Na以及VCu空位保证了CIGS薄膜的P型。也可通过在Mo薄膜上或者CIGS薄膜上沉积一薄层NaF（0.1-0.5 at.%）实现Na的掺杂，然后在退火炉中进行300-400℃退火；或者将Na直接掺杂至CIGS薄膜靶或者Mo薄膜靶中（最高掺杂量为1.0 at.%，优选掺杂量0.1 at.% ）。本实施方案中，还可以选取在制备符合特定化学元素计量比的CIGS薄膜四元靶，添加0.25％~2.00％摩尔比的Sb或Bi。注意在添加CIGS薄膜四元素配比时稍微贫铜，以避免富铜相（如CuxSe）的后续清洗使用到毒性氰化钾。对于较为理想的贫铜CIGS薄膜，其铜、铟、镓、硒间的原子百分比约为22.932：20.58：7.080：49.40，这个比例可以衍生为稍微富铜的薄膜，其铜、铟、镓、硒间的原子百分比约为24.8093：20.782 ：6.325：48.083。对贫铜CIGS薄膜，在极端贫铜情况下，其铜、铟、镓、硒间的原子百分比为21.98：19.3：7.51：51.21。加Na与否取本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种CIGS‑CdS双结薄膜太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池的结构层从下往上依次层叠，分别是：置于最底层的基底层（1）；置于基底层（1）上表面的金属电极Mo薄膜层（2）；置于金属电极Mo薄膜层（2）上表面的P型CIGS薄膜层（3），置于CIGS薄膜层（3）上表面的N型CIGS薄膜层（4）；由N型CIGS薄膜层（4）往上，依次叠有P型 CdS薄膜层（5）、N型 CdS薄膜层（6）、窗口薄膜层（7）。
【技术特征摘要】
1.一种CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池，其特征在于，该太阳能电池的结构层从下往上依次层叠，分别是：置于最底层的基底层（1）；置于基底层（1）上表面的金属电极Mo薄膜层（2）；置于金属电极Mo薄膜层（2）上表面的P型CIGS薄膜层（3），置于CIGS薄膜层（3）上表面的N型CIGS薄膜层（4）；由N型CIGS薄膜层（4）往上，依次叠有P型 CdS薄膜层（5）、N型 CdS薄膜层（6）、窗口薄膜层（7）。2.根据权利要求1所述的一种CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池，其特征在于：所述基底层（1）为刚性基底或柔性基底。3.根据权利要求2所述的一种CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池，其特征在于：所述刚性基底包括钠钙玻璃基底，所述柔性基底包括不锈钢基底、聚酰亚胺基底。4.根据权利要求1所述的一种CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池，其特征在于：所述窗口薄膜层（7）包括：底层的i-ZnO氧化锌薄膜层和顶层的AZO掺铝氧化锌层或底层的i-ZnO氧化锌薄膜层和顶层的ITO氧化铟锡层。5.根据权利要求1所述的一种CIGS-CdS双结薄膜太阳能电池，其特征在于：所述金属电极Mo薄膜层...
【专利技术属性】
技术研发人员：马给民，保罗·比蒂，陈浩，
申请(专利权)人：东莞日阵薄膜光伏技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44
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