一种薄膜太阳能电池及其制作方法

摘要

一种薄膜太阳能电池及其制作方法，属于太阳能利用技术领域，解决现有薄膜太阳能电池的陷光效率低或成本高的问题。本发明薄膜太阳能电池片，由衬底层、光吸收层和覆盖层构成，覆盖层上表面或衬底层下表面、或者覆盖层上表面和衬底层下表面随机分布多个纳米孔或多个纳米柱。本发明第一种制作方法包括多孔氧化铝膜制作、多孔氧化铝膜加载、一次刻蚀、二次刻蚀、去除掩膜步骤；本发明第二种制作方法包括多孔氧化铝膜制作、防粘处理、纳米压印、刻蚀步骤；本发明第三种制作方法包括镀铝、硅基多孔氧化铝膜制作、硅刻蚀、去除掩膜、防粘处理、纳米压印、薄膜太阳能电池片刻蚀步骤。本发明结构简单、效果显著、制作成本低、制作效率高，适合工业化量产。

主权项

薄膜太阳能电池片的第一种制作方法，其特征在于，顺序包括下述步骤：一.多孔氧化铝膜制作步骤，包括下述子步骤：(1.1)、一次氧化子步骤：将纯度超过99.999％的铝片作为阳极，在电解液中氧化2小时～4小时，温度为0℃～10℃，电压40V～60V，得到氧化试样；所述电解液为浓度0.1mol/L～0.5mol/L的草酸溶液；(1.2)、去氧化层子步骤：将所述氧化试样浸泡在去氧化溶液中，时间2～4小时，温度为50℃～60℃，得到去氧化试样；所述去氧化溶液为等体积比的铬酸溶液和磷酸溶液的混合液，铬酸溶液质量浓度为1.5％～1.8％，磷酸溶液质量浓度为5％～6％；(1.3)、二次氧化子步骤：将所述去氧化试样作为阳极，在电解液中氧化10min～30min，其余各参数与一次氧化子步骤相同，然后电压以5％阶梯递减，每阶梯维持1.5min～2.5min，直至电压降至15V，得到二次氧化试样；(1.4)、扩孔子步骤：将二次氧化试样在扩孔溶液中浸泡1小时～2小时，得到多孔氧化铝膜，其厚度为1.5微米～3.5微米，多孔氧化铝膜正面平整光滑且具有随机分布的纳米孔，其背面具有粗糙的氧化铝阻挡层；所述扩孔溶液为质量浓度8％～12％的磷酸溶液；二.多孔氧化铝膜加载步骤：将多孔氧化铝膜背面朝上移至薄膜太阳能电池片覆盖层上表面或衬底层下表面后，立即在多孔氧化铝膜背面滴加溶剂，使溶剂覆盖多孔氧化铝膜整个背面，所述溶剂为酒精、异丙醇或丙酮；三.一次刻蚀步骤：将附有多孔氧化铝膜的薄膜太阳能电池片放在电感耦合等离子体反应离子刻蚀机中，用Ar气作为反应气体，去除所述多孔氧化铝膜背面的氧化铝阻挡层，得到通孔氧化铝膜，再将通孔氧化铝膜厚度减薄至300纳米～800纳米；Ar气流量为25sccm～35sccm，电感耦合等离子功率为200W～400W，射频功率为170W～220W，压强为8mTorr～11mTorr，时间为10min～20min；四.二次刻蚀步骤：在电感耦合等离子体反应离子刻蚀机中，将所述通孔氧化铝膜作为掩膜，对薄膜太阳能电池片覆盖层上表面或衬底层下表面进行刻蚀，将所述通孔氧化铝膜随机分布的纳米孔图形转移到薄膜太阳能电池片覆盖层上表面或衬底层下表面上；刻蚀气Cl₂和Ar流量分别为8sccm～12sccm和6sccm～10sccm，电感耦合等离子功率为200W～400W，射频功率为150W～250W，压强为5mTorr～10mTorr，刻蚀2min～4min得到100nm～300nm的孔深；五.去除掩膜步骤：将附有剩余掩膜的薄膜太阳能电池片在质量浓度8％～12％的磷酸溶液中浸泡5min～15min，去除剩余多孔氧化铝掩膜，得到具有随机分布多个纳米孔的覆盖层或衬底层的薄膜太阳能电池片。