聚酰亞胺(PI)襯底CIGS薄膜電池新型背電極技術(shù)的研究.pdf

1、聚酰亞胺(Polyimide，PI)柔性襯底CIGS薄膜電池因其具有CIGS薄膜電池高轉(zhuǎn)換效率、成本低以及抗輻射等特點(diǎn)，并且同時(shí)具有柔性基底太陽(yáng)電池的高質(zhì)功比、可折疊、不怕摔碰、適于roll-to-roll工藝等特點(diǎn)受到世界各國(guó)研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注。2013年，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室(Swiss Federal Laboratories forMaterial Science and Technology, EMPA)制備的柔性聚酰亞胺

2、襯底CIGS薄膜電池效率達(dá)到20.4％，是目前柔性襯底上CIGS薄膜太陽(yáng)電池的世界紀(jì)錄。
　　本文主要研究適用于PI襯底CIGS薄膜太陽(yáng)電池的新型背電極，解決柔性基底上薄膜應(yīng)力過(guò)大的難題，減少后續(xù)工藝的復(fù)雜度，利于柔性太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化。本文在文獻(xiàn)調(diào)研和大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出兩種新型背電極結(jié)構(gòu)，考察了兩種結(jié)構(gòu)下背電極的電學(xué)、光學(xué)、應(yīng)力、高溫穩(wěn)定性等特性，并且研究了新型背電極異于傳統(tǒng)背電極的特性對(duì)CIGS薄膜結(jié)構(gòu)、形貌以及電池器件性能的

3、影響。
　　由于PI材料與Mo薄膜之間熱膨脹系數(shù)的失配，傳統(tǒng)背電極工藝的雙層Mo薄膜殘余應(yīng)力比較大，PI/Mo非常卷曲，薄膜表面出現(xiàn)明顯裂痕。針對(duì)這一問(wèn)題，提出了Mo/Ag/Traditional BC（傳統(tǒng)背接觸）結(jié)構(gòu)與Processl制備工藝，該工藝中電極底層采用高阻Mo層用來(lái)提高基底與電極的附著力，中間層采用超薄Ag層用來(lái)平衡復(fù)合電極結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力，頂層依然采用傳統(tǒng)電極的雙層Mo結(jié)構(gòu)，復(fù)合結(jié)構(gòu)背電極能夠有效減小薄膜應(yīng)力，并且

4、提高了新型電極的電學(xué)、光學(xué)特性，提高了CIGS薄膜電池的光譜響應(yīng)。
　　針對(duì)Processl工藝中電極成本高、工序復(fù)雜等缺點(diǎn)，在原有實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了Mo/Ag/Mo結(jié)構(gòu)并探索出Process2工藝，制備的背電極表面形貌更加致密，與Processl工藝相比，薄膜應(yīng)力進(jìn)一步降低，并在保持電學(xué)特性不變的情況下，降低了背電極的厚度，在后續(xù)工藝中證實(shí)該背電極未影響到CIGS薄膜的結(jié)構(gòu)及形貌，也未檢測(cè)到大量Ag元素?cái)U(kuò)散至CIGS薄膜中。背電