一种彩色CIGS薄膜太阳能电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种彩色CIGS薄膜太阳能电池，包括玻璃基底，玻璃基底顶面由下至上依次制有层叠设置的背电极、吸收层、缓冲层、高阻层与窗口层；其特征在于，所述窗口层依次由TCO透明导电膜F1、界面膜F2层、金属透明导电膜F3层、界面膜F4层、TCO透明导电膜F5的复合叠加组成。制备方法：1、以高阻层为起点；2、采用磁控溅射工艺，高阻层顶面沉积TCO透明导电膜F1；3、在F1层顶面沉积界面膜F2层；4、在F2层顶面沉积金属透明导电膜F3层；5、在F3层顶面沉积界面膜F4层；6、在F4层顶面沉积TCO透明导电膜F5。得到彩色CIGS薄膜太阳能电池用前电极，使得电池结构本身即可实现携带颜色，同时保障薄膜太阳能电池的整体结构及性能。

【技术实现步骤摘要】
一种彩色CIGS薄膜太阳能电池及其制备方法
本专利技术涉及薄膜太阳能电池
，具体是可实现多种颜色的CIGS薄膜太阳能电池前电极及其制备方法。
技术介绍
CIGS薄膜太阳能电池以优异的综合发电效率、易与建筑结合等优点，成为国际上公认的最有前途的太阳电池之一。随着近年来光伏产业链成本的快速降低使得光伏产业从光伏电站走向了BIPV、新能源汽车、户用发电、智慧农业、电子产品等领域，全新的能源与其他产业相结合呈现出强大的优势与发展潜力，光伏行业由政策依赖走向无补贴时代，自发性市场需求的崛起将打开光伏产业发展的广阔空间。传统CIGS只有单一的黑色，安装彩色的BIPV不仅能够解决节能减排的难题，更能提升建筑的外在形象，使之更符合商业建筑美学审美，新能源汽车、户用发电、智慧农业、电子产品等领域也需要光伏产品具有多样性，使其对提升企业的整体品牌形象更有特色。因此，多种颜色的CIGS高转换率太阳能组件成为市场的需求。现阶段，彩色CIGS的安装都主要为薄膜太阳能与玻璃结合后的本色，市场存在的彩色的BIPV均是在薄膜太阳能电池盖板内部或者外部附加单层或多层的彩色功能层、或者采用化学着色方法，明显增加了制作步骤，提高了成本，且损失电池的光电转换效率；本专利技术将赋予CIGS薄膜太阳能电池本身前电极结构层具有色彩，同时保障薄膜太阳能电池的整体性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种彩色CIGS薄膜太阳能电池及其制备方法，该方法制备得到的CIGS薄膜太阳能电池结构本身即可实现携带颜色，颜色易于调节，并可实现多种颜色，同时保障CIGS薄膜太阳能电池的整体结构及性能。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种彩色CIGS薄膜太阳能电池，包括玻璃基底，玻璃基底顶面由下至上依次层叠有背电极、吸收层、缓冲层、高阻层与窗口层，窗口层为所述前电极；其特征在于，所述窗口层依次由TCO透明导电膜F1、界面膜F2层、金属透明导电膜F3层、界面膜F4层、TCO透明导电膜F5的复合叠加制成，所述窗口层的厚度为45～175nm；进一步的技术方案是，窗口层中TCO透明导电膜F1层采用BZO、AZO、GZO、IGZO、IZO、CTO、ZTO、ITO薄膜，F1层的厚度为20～70nm；界面膜F2层为NiCr、ZnO、Zn2O、TiO2、TiO、PbO2、PbO、ZnS或InS薄膜，界面膜F2层厚度为1～5nm；金属透明导电膜F3层为Au、Ag、Cu、Zn、Pt、Ti、Ga、In或Al薄膜，F3层厚度为3～25nm；界面膜F4层为NiCr、ZnO、Zn2O、TiO2、TiO、PbO2、PbO、ZnS或InS薄膜，F4层厚度为1～5nm；TCO透明导电膜F5层为BZO、AZO、GZO、IGZO、IZO、CTO、ZTO、ITO薄膜的其中一种，F5层的厚度为20～70nm。进一步的，在TCO透明导电膜F5层顶面重复制备界面膜F2层、金属透明导电膜F3层、界面膜F4层、TCO透明导电膜F5复合叠加结构，使得CIGS薄膜太阳能电池呈现更佳饱满的颜色。本专利技术还提供了一种彩色CIGS薄膜太阳能电池结构的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、取超白浮法玻璃作为玻璃基底，去除玻璃基底表面污物，并对玻璃基底S表面进行活化；S2、采用磁控溅射工艺，在玻璃基底顶面沉积TCO透明导电膜F1；TCO透明导电膜F1层为BZO、AZO、GZO、IGZO、IZO、CTO、ZTO、ITO薄膜的其中一种；S3、采用磁控溅射工艺在F1层顶面沉积界面膜F2层，界面膜F2层为NiCr、ZnO、Zn2O、TiO2、TiO、PbO2、PbO、ZnS或InS薄膜；S4、采用磁控溅射工艺在F2层顶面沉积金属透明导电膜F3层，金属透明导电膜F3层为Au、Ag、Cu、Zn、Pt、Ti、Ga、In或Al薄膜；S5、采用磁控溅射工艺在F3层顶面沉积界面膜F4层，界面膜F4层为NiCr、ZnO、Zn2O、TiO2、TiO、PbO2、PbO、ZnS或InS薄膜；S6、采用磁控溅射工艺，在F4层顶面沉积TCO透明导电膜F5,TCO透明导电膜F5层为BZO、AZO、GZO、IGZO、IZO、CTO、ZTO、ITO薄膜的其中一种；进一步的，步骤S2中TCO透明导电膜F1层采用BZO、AZO、GZO、IGZO、IZO、CTO、ZTO、ITO薄膜时，F1层的厚度为20～70nm；可采用直流、射频或直流射频耦合磁控溅射工艺的一种；进一步的，步骤S3界面膜F2层厚度为1～5nm，采用直流或射频磁控溅射；进一步的，步骤S4金属透明导电膜F3层厚度为3～25nm，采用直流或射频磁控溅射；进一步的，步骤S5界面膜F4层厚度为1～5nm，采用直流或射频磁控溅射；进一步的，步骤S6中TCO透明导电膜F5层的厚度为20～70nm；可采用直流、射频或直流射频耦合磁控溅射工艺的一种；进一步的，在TCO透明导电膜F5层顶面重复S3—S6操作，使得CIGS薄膜太阳能电池呈现更佳饱满的颜色，最终，得到彩色的BIPV薄膜太阳能电池。本专利技术的上述技术方案的机理如下：1、根据薄膜干涉理论，当膜的厚度等于入射光在该媒质中波长的1/4时，在薄膜两个面上反射光的光程恰好等于半个波长，从而相互干涉而抵消，这就大大减少了光的反射损失，增强了透射光的强度，起到了增透作用。选择合适的薄膜折射率n和厚度d值，就可以起到很好的增透作用。因此，利用金属膜的高导电性和透明膜的增透作用，纳米多层膜中的每层各自发挥其优势。因此，TCO透明导电膜F1层+金属透明导电膜F3层+TCO透明导电膜F5层的结构电学性能优异，同时具有增透作用，透光率较高。2、由于不同成分的TCO透明导电膜F1、F5层，折射率不同，与不同成分的金属透明导电膜F3层结合，多层干涉堆叠改变了复合薄膜的反射光谱，使得CIGS电池可以呈现多种彩色外观。3、由于不同膜厚的TCO透明导电膜F1、F5层，与不同膜厚的金属透明导电膜F3层结合，折射率发生改变，干涉堆叠后可以调节前电极的反射光谱，同样，使得CIGS电池可以呈现多种彩色外观。4、S3界面膜F2层：1.起到保护作用，将TCO透明导电膜F1层，与金属透明导电膜F3层隔离开，避免金属膜被TCO薄膜氧化，影响导电性；2.起到缓冲作用，作为金属层的下面生长一层缓冲层，对金属薄膜的生长和光学特性的提高都有利。5、S4金属透明导电膜F3层厚度较小，因此兼具高导电与透光性，提高了前电极的整体导电性能，利于载流子传输。6、界面膜F4层：1.起到保护作用，将TCO透明导电膜F1层，与金属透明导电膜F3层隔离开，避免金属膜被TCO薄膜氧化，影响导电性；2.起到缓冲，连续金属膜作用，作为金属层的上面生长一层缓冲层，防止金属膜较薄岛状生长不连续，对金属薄膜的生长和光学特性的提高都有利。本专利技术的有益效果是：1、使得CIGS电池可以呈现需要的彩色外观。...

【技术保护点】
1.一种彩色CIGS薄膜太阳能电池，包括玻璃基底，玻璃基底顶面由下至上依次制有层叠设置的背电极、吸收层、缓冲层、高阻层与窗口层；/n其特征在于，所述窗口层依次由TCO透明导电膜F1、界面膜F2层、金属透明导电膜F3层、界面膜F4层、TCO透明导电膜F5的复合叠加制成；/n所述窗口层的厚度为45～175nm。/n

【技术特征摘要】
1.一种彩色CIGS薄膜太阳能电池，包括玻璃基底，玻璃基底顶面由下至上依次制有层叠设置的背电极、吸收层、缓冲层、高阻层与窗口层；
其特征在于，所述窗口层依次由TCO透明导电膜F1、界面膜F2层、金属透明导电膜F3层、界面膜F4层、TCO透明导电膜F5的复合叠加制成；
所述窗口层的厚度为45～175nm。


2.根据权利要求1所述的一种彩色CIGS薄膜太阳能电池，其特征在于，窗口层TCO透明导电膜F1层采用BZO、AZO、GZO、IGZO、IZO、CTO、ZTO、ITO薄膜，F1层的厚度为20～70nm；
界面膜F2层为NiCr、ZnO、Zn2O、TiO2、TiO、PbO2、PbO、ZnS或InS薄膜，界面膜F2层厚度为1～5nm；
金属透明导电膜F3层为Au、Ag、Cu、Zn、Pt、Ti、Ga、In或Al薄膜，F3层厚度为3～25nm；
界面膜F4层为NiCr、ZnO、Zn2O、TiO2、TiO、PbO2、PbO、ZnS或InS薄膜，F4层厚度为1～5nm；
TCO透明导电膜F5层为BZO、AZO、GZO、IGZO、IZO、CTO、ZTO、ITO薄膜的其中一种，F5层的厚度为20～70nm。


3.根据权利要求2所述的一种彩色CIGS薄膜太阳能电池，其特征在于，在TCO透明导电膜F5层顶面重复制备界面膜F2层、金属透明导电膜F3层、界面膜F4层、TCO透明导电膜F5复合叠加结构，使得CIGS薄膜太阳能电池呈现更佳饱满的颜色。


4.如权利要求1-3任一项所述的一种彩色CIGS薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、以制备好的高阻层为起点；
S2、采用磁控溅射工艺，在高阻层顶面沉积TCO透明导电膜F1层；TCO透明导电膜F1层为BZO、AZ...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚婷婷，李刚，郝志云，沈洪雪，王天齐，杨扬，彭赛奥，金克武，徐佳馨，甘治平，
申请(专利权)人：中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，玻璃新材料创新中心安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34