本技术适用于太阳能电池技术领域,提供了一种新型柔性铜铟镓硒薄膜太阳电池,包括阻挡层、背电极、吸收层、缓冲层、高阻层、窗口层和顶电极,其中所述阻挡层、背电极、吸收层、缓冲层、高阻层和窗口层以一种不锈钢基片为底由内而外依次排列且相互之间紧密相接,其特征在于,所述吸收层材质为铜铟镓硒薄膜,所述缓冲层材质为镁锌氧合金薄膜,所述镁锌氧合金薄膜中镁的含量在23%~45%之间;所述镁锌氧合金薄膜缓冲层采用溅射法制得,其中镁和锌的摩尔比在0.3~0.8之间,衬底温度在200~330<supgt;o</supgt;C之间,溅射功率为500~700W。借此,本发明可以解决现有技术中高能光子吸收少、缓冲层易潮解、柔性衬底缺陷向吸收层扩散影响CIGS薄膜太阳电池效率的问题。
背景技术
自1957年苏联发射第一颗人造卫星至今,人类已经发射了6000余颗执行不同任务的人造卫星,且未来发射航天飞行器的数量呈现越来越多的趋势。电源航天系统系统提供能量,是飞行器必不可少的组成部分。目前,可供航天器选用的电源系统包括燃料电池、可充电电池、原子能和太阳电池等。其中,太阳电池作为一种可再生和可持续的能源,可以单机发电,适合于执行长时间的内行星探测任务,是航天器用电源领域的重点研究方向。
太阳电池是在基片上叠加不同半导体材料所组成的异质结构器件,目前航天器在用的太阳电池主要是硅太阳电池和锗、砷化镓、磷化铟等III~V族材料以及其合金组成的多结太阳电池。Azur Space公司生产的AlInGaP/AlInGaAs/InGaAs/Ge太阳电池能够达到32%的初始光电转换效率,然而,多结太阳电池刚性衬底不易弯折、质量比功率较低、制备工艺复杂、制作成本非常昂贵。为了降低制作成本,硅基太阳电池开始为一些执行短期任务的飞行器提供电源,硅基单结电池光电转换效率已经达到26.1%,然而,硅基电池的衬底同样是非柔性的,其质量比功率只有0.38W.g~1
,复杂的制备工艺和较长的制备周期限制了大规模应用。为了满足越来越多的航天飞行任务的需求,需要开发柔性、高质量比功率和制造成本更加便宜的航空用太阳电池。
铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳电池具有高的抗太空辐射特性,可以在柔性衬底上低成本制备,在未来飞行器用太阳电池的制备领域具有较大应用潜力。然而,目前CIGS吸收层的质量控制问题限制了薄膜电池的光电转换效率,一方面柔性衬底杂质向吸收层的扩散增加了CIGS薄膜中的缺陷,另一方面,CIGS薄膜生长过程中的元素失衡导致VSe
空位和InCu
替位缺陷的产生。同时,CIGS薄膜太阳电池中采用化学水浴法制备的CdS缓冲层薄膜,在严苛的太空环境中易潮解,降低了电池器件的使用寿命。上述问题成为CIGS薄膜电池在航空领域应用必须解决的问题。
综上可知,现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷,所以有必要加以改进。
实现思路