CN109103270A - 薄膜太阳能电池及薄膜太阳能电池的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及薄膜太阳能电池及薄膜太阳能电池的制备方法，该薄膜太阳能电池包括基底、背电极层和阻挡层，阻挡层位于基底和背电极层之间，用于阻挡碱性元素自基底向背电极层迁移。该薄膜太阳能电池的制备方法包括基底准备步骤、阻挡层设置步骤以及背电极层设置步骤；其中，阻挡层用于阻挡碱性元素自基底向背电极层迁移。本发明通过在基底与背电极层之间设置阻挡层，可有效阻挡薄膜太阳能电池中的碱性元素自基底向背电极层迁移，从而避免出现由基底中的碱性元素透过背电极层导致在背电极层上进行后续工艺过程中出现电势诱导衰减效应，有利于使薄膜太阳能电池达到规范标准。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其是涉及一种薄膜太阳能电池及薄膜太阳能电池的制备方法。
背景技术
随着工业的快速发展，严峻的能源和环境问题日趋严重，太阳能利用成为各国特别是发展中国家研究的热点。太阳能的光电转换是太阳能利用中发展迅速及前景比较乐观的技术之一，其安全可靠、无污染、资源取之不尽、建设周期短以及使用寿命长。薄膜太阳能电池，相较于晶硅及非晶硅电池而言，电池材料用量少，生产流程短，更易于降低生产成本，现在已经进行产业化大规模生产。
薄膜太阳能电池包括基底和设置在基底上方的背电极层，在薄膜太阳能电池的制备过程中，通常首先准备基底，然后在基底的上表面设置背电极层，再在背电极层的上方进行其他后续工艺，最终完成对薄膜太阳能电池的整体制备。
现有技术中使用的太阳能基底通常含有碱性元素，在后续工艺包括磁控溅射等涉及到高温操作的情况下，碱性元素非常容易扩散至背电极层的上方对后续工艺造成影响，从而使电池组件在进行薄膜太阳能电池标准规范测试标准IEC61215：2016时，由于碱性元素的问题造成电势诱导衰减效应，即PID效应，最终难以通过标准测试。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种薄膜太阳能电池及薄膜太阳能电池的制备方法，以缓解碱性元素自基底扩散至背电极层的上方对后续工艺造成影响的问题。
为实现本发明的目的采用如下的技术方案：
本发明提供了一种薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池包括基底、背电极层和阻挡层，所述阻挡层位于所述基底和所述背电极层之间，用于阻挡碱性元素自所述基底向所述背电极层迁移。
进一步地，所述阻挡层包括氮氧化硅层和/或氮化硅层。
进一步地，所述阻挡层的厚度大于等于30nm且小于等于200nm。
进一步地，所述阻挡层的折射率大于等于1.95且小于等于2.15。
进一步地，所述基底为搪瓷钢基底，所述搪瓷钢基底包括依次层叠设置的下搪瓷涂层、中间钢体层以及上搪瓷涂层，其中，所述中间钢体层包括铁素不锈钢层或低碳钢层。
进一步地，所述上搪瓷涂层和所述下搪瓷涂层为同一材料的搪瓷层，其中：所述搪瓷层包含且仅包含非碱性元素；或，所述搪瓷层包含且仅包含非碱性元素和钾元素；或，所述搪瓷层包含且仅包含非碱性元素、钾元素以及钠元素，其中所述钠元素与所述钾元素的原子含量比值小于1。
进一步地，所述上搪瓷涂层和所述下搪瓷涂层的各自的击穿电压分别高于1500V。
进一步地，在所述中间钢体层的边缘部位设置有抗腐蚀材料。
进一步地，所述薄膜太阳能电池还包括设置于所述下搪瓷涂层的下方的粘结层和设置于所述粘结层的下方的保护层。
另外，本发明还提供了一种薄膜太阳能电池的制备方法，该制备方法包括：
准备薄膜太阳能电池的基底；
在所述基底的上方设置阻挡层；
在所述阻挡层的上方设置背电极层；
其中，所述阻挡层能够阻挡碱性元素自所述基底向所述背电极层迁移。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
现有技术使用的太阳能电池基底中通常含有大量的碱性元素，在后续工艺包括磁控溅射等涉及到高温操作的情况下，碱性元素非常容易扩散至背电极层的上方对后续工艺造成影响，从而使电池组件在进行薄膜太阳能电池标准规范测试标准IEC61215：2016时，由于碱性元素的问题造成电势诱导衰减效应，即PID效应，最终难以通过标准测试。
相对于此，本发明提供了一种薄膜太阳能电池及薄膜太阳能电池的制备方法。
该薄膜太阳能电池包括基底、背电极层和阻挡层，阻挡层位于基底和背电极层之间，用于阻挡碱性元素自基底向背电极层迁移。
该薄膜太阳能电池的制备方法包括：
准备薄膜太阳能电池的基底；
在所述基底的上方设置阻挡层；以及
在所述阻挡层的上方设置背电极层；
其中，所述阻挡层用于阻挡碱性元素自所述基底向所述背电极层迁移。
本发明通过在基底与背电极层之间设置阻挡层，可有效阻挡薄膜太阳能电池中的碱性元素，尤其是钠离子以离子形式自基底向背电极层迁移，从而避免出现由基底中的碱性元素透过背电极层导致的在背电极层上进行后续工艺过程中出现电势诱导衰减效应的情况，有利于使薄膜太阳能电池达到规范标准。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是表示本发明提供的薄膜太阳能电池的具体实施例的整体结构示意图。
图2是表示本发明提供的薄膜太阳能电池的制备方法的具体实施例的制备流程框图。
附图标记：1-基底；11-下搪瓷涂层；12-中间钢体层；13-上搪瓷涂层；2-阻挡层；3-背电极层；4-下碱性元素层；5-吸收层；6-上碱性元素层；7-缓冲层；8-导电窗口层；9-粘结层；10-保护层；S1-基底准备步骤；S01-中间钢体层制备步骤；S02-在中间钢体层的边缘部位设置抗腐蚀材料；S03-搪瓷涂层涂装步骤；S04-在下搪瓷涂层的下方设置粘结层和保护层；S2-阻挡层设置步骤；S3-背电极层设置步骤；S4-在背电极层的上方设置下碱性元素层；S5-吸收层设置步骤；S6-在吸收层的上方设置上碱性元素层；S7-缓冲层设置步骤；S8-导电窗口层设置步骤。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中间”、“上”、“下”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”应做广义理解，例如，可以是固定设置，也可以是可拆卸设置，或一体地设置；可以是直接设置，也可以通过中间媒介间接设置等。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面根据本发明提供的薄膜太阳能电池的整体结构，对其实施例进行说明。
图1是表示本发明提供的薄膜太阳能电池的具体实施例的整体结构示意图。
如图1所示，本实施例提供了一种薄膜太阳能电池，该薄膜太阳能电池包括基底1、阻挡层2和背电极层3，阻挡层2位于基底1与背电极层3之间，以用于阻挡碱性元素自基底1向背电极层3迁移。
本实施例提供的薄膜太阳能电池通过在基底1与背电极层3之间设置阻挡层2，可有效阻挡薄膜太阳能电池中的碱性元素，尤其是钠离子以离子形式自基底1向背电极层3迁移，从而避免出现由基底1中的碱性元素透过背电极层3导致的在背电极层3上进行后续工艺过程中出现电势诱导衰减效应的情况，有利于使薄膜太阳能电池达到规范标准。
在上述实施例的基础上，进一步地，阻挡层2包括氮氧化硅层和/或氮化硅层，其中，“和/或”表示阻挡层2包括氮氧化硅层，可具体为该阻挡层2即为氮氧化硅层，或者，该阻挡层2即为氮化硅层；或者，该阻挡层2包括下层的氮氧化硅层和设置于该氮氧化硅层的上层的氮化硅层；或者该阻挡层2包括上层的氮氧化硅层和设置于该氮氧化硅层的下层的氮化硅层。
本实施例中，氮化硅或氮氧化硅能够对碱性元素起到良好的阻挡作用，且经大量实验证明设置有上述阻挡层2的薄膜太阳能电池可很好地避免碱性元素自基底1迁移至背电极层3，从而使薄膜太阳能电池达到规范标准。
在上述实施例的基础上，进一步地，阻挡层2的厚度大于等于30nm且小于等于200nm，例如，阻挡层2的厚度可为但不限于为30nm或100nm或150nm或200nm。
本实施例中，通过对阻挡层2的厚度参数进行限制，从而，可确保该阻挡层2能够达到对碱性元素，尤其是钠离子进行阻挡的作用的同时，可尽可能地保证其具有较好的透光性，从而保证较高的光电转换效率，且其质量较轻，可保证太阳能电池整体的轻便性，避免破片。
在上述实施例的基础上，进一步地，阻挡层2的折射率大于等于1.95且小于等于2.15，例如，阻挡层2的折射率可为但不限于为1.95或2.05或2.10或2.15。
本实施例中，通过对阻挡层2的折射率的参数进行限制，从而，可进一步地保证该薄膜太阳能电池具有较好的透光性，从而进一步地提高其光电转换效率。
在上述实施例的基础上，进一步地，基底1为搪瓷钢基底，该搪瓷钢基底包括依次层叠设置的下搪瓷涂层11、中间钢体层12以及上搪瓷涂层13，其中，中间钢体层12包括铁素不锈钢层或低碳钢层。
其中，铁素体不锈钢是指铬含量12％～30％，在高温和常温下均以体心立方晶格的铁素体为基体组织的不锈钢；低碳钢是指碳含量低于0.25％的碳素钢。
另外，中间钢体层12可即为铁素不锈钢层，或中间钢体层12即为低碳钢层。
本实施例中，采用如上搪瓷钢基底，与现有技术中使用玻璃基底相比，具有以下技术效果：
(1)可减少基底1中的碱性元素，从根本上解决后续高温工艺中基底1中的碱性元素透过背电极层3向后续工艺过程扩散的问题，降低PID效应；
(2)搪瓷钢基底耐高温，可以提升后续工艺制备的最高温度获得性能优良的太阳能电池；
(3)搪瓷钢基底升温和降温的速率快，可以减少工艺腔的尺寸，降低设备的成本；
(4)搪瓷钢基底在电池生产过程中，无破片风险，降低的了生产过程的损失，节约生产成本。
如本领域技术人员所理解，钠钙玻璃的转换温度在540℃～550℃之间，极大地限制了后续工艺的最高温度，而搪瓷钢基底可承受大于600℃的高温，即可提升后续工艺制备的最高温度，有利于获得性能优良的太阳能电池；且，搪瓷钢基底的热膨胀系数可以满足后续工艺层与背电极之间的热膨胀系数匹配，可在高温情况下制备优良性能的太阳能电池。
另外，搪瓷钢在升温和降温的过程中，其升降速率均比玻璃的升降速率快，有利于减缩升温和降温过程的时间，可以减小后续工艺腔室的尺寸，降低生产设备的成本。
另外，薄膜太阳能电池在制作过程中，电池制作成本很大部分都需要花费在玻璃基底和封装玻璃上，而搪瓷钢可实现卷对卷的生产，在价格上搪瓷钢会有极大的优势，采用搪瓷钢做基底1，可大幅度的降低薄膜太阳能电池的生产成本，有利于薄膜太阳能电池的批量生产。
在上述实施例的基础上，进一步地，上搪瓷涂层13和下搪瓷涂层11为同一材料的搪瓷层，其中：
搪瓷层包含且仅包含非碱性元素；或，
搪瓷层包含且仅包含非碱性元素和钾元素；或，
搪瓷层包含且仅包含非碱性元素、钾元素以及钠元素，其中钠元素与钾元素的原子含量比值小于1。
即：搪瓷层不包含碱性元素；或，搪瓷层包含钾元素，不包含钠元素；或，搪瓷层包含钾元素和钠元素，且钠元素与钾元素的原子含量比值小于1。
上述搪瓷层性能的选取优先等级为：“包含且仅包含非碱性元素”优于“包含且仅包含非碱性元素和钾元素”、且“包含且仅包含非碱性元素和钾元素”优于“包含且仅包含非碱性元素、钾元素以及钠元素，其中钠元素与钾元素的原子含量比值小于1”。
如本领域技术人员所理解，本实施例中，搪瓷层包含且仅包含非碱性元素；或包含且仅包含非碱性元素和钾元素，在高温工艺腔室中进行后续工艺时，可避免基底1中有碱性元素，尤其是钠元素扩散到后续工艺中；搪瓷层包含且仅包含非碱性元素、钾元素以及钠元素，其中钠元素与钾元素的原子含量比值小于1，在高温工艺腔室中进行后续工艺时，钾元素可阻碍钠元素扩散到后续工艺中。
另外，在一些实施例中，搪瓷钢基底1的总厚度不超过1.5mm，优选地，搪瓷钢基底1的总厚度大于等于0.15mm且小于等于0.6mm，例如，搪瓷钢基底1的总厚度可为但不限于为0.15mm或0.35mm或0.50mm或0.6mm；且，上搪瓷涂层13和下搪瓷涂层11的总厚度不超过0.5mm；另外，上搪瓷涂层13和下搪瓷涂层11的各自的表面组织致密、无孔洞结构，以保证其具有优良的绝缘性能、避免太阳能电池具有漏电流风险，保证其具有较高的电池效率。
在上述实施例的基础上，进一步地，上搪瓷涂层13和下搪瓷涂层11的各自的击穿电压分别高于1500V。
从而，可保证搪瓷涂层具有优良的绝缘性，且实际制备过程中，应尽可能地保证搪瓷涂层表面组织致密、无孔洞结构，由此，避免太阳能电池具有漏电流风险，保证其具有较高的电池效率。
在上述实施例的基础上，进一步地，在中间钢体层12的边缘部位设置有抗腐蚀材料，更具体地，该抗腐蚀材料包括但不限于锌、锡、铬、镍等材料，其设置方式可为但不限于为在中间钢体层12的边缘部位电镀有抗腐蚀材料。
其中，以电镀为例：抗腐蚀材料可先于上搪瓷涂层13和下搪瓷涂层11电镀于中间钢体层12的边缘部位，即，上搪瓷涂层13和下搪瓷涂层11覆盖于抗腐蚀材料的表面；或者，抗腐蚀材料在设置上搪瓷涂层13和下搪瓷涂层11后再被电镀于中间钢体层12的边缘部位，即，抗腐蚀材料的一部分覆盖上搪瓷涂层13和下搪瓷涂层11；或者，在电镀工艺以及上搪瓷涂层13和下搪瓷涂层11的涂装工艺被精准控制的情况下，使抗腐蚀材料、上搪瓷涂层13与下搪瓷涂层11之间互不干扰。
在上述实施例的基础上，进一步地，该薄膜太阳能电池还包括设置于下搪瓷涂层11的下方的粘结层9和设置于粘结层9的下方的保护层10，该保护层10为绝缘材料。
本实施例中，通过设置粘结层9和保护层10，可在下搪瓷涂层11存在有孔洞结构的情况下，对基底1进行保护，降低太阳能电池的漏电流风险，保证电池效率。
在上述实施例的基础上，进一步地，该薄膜太阳能电池还包括设置于背电极层3上且依次层叠的下碱性元素层4、吸收层5、上碱性元素层6以及导电窗口层8。
在一些实施例中，在上述实施例的基础上，进一步地，背电极层3即为钼(Mo)层，或，背电极层3即为氮化钛(TiN)层，且，其厚度大于等于200nm且小于等于500nm，方块电阻大于等于500mΩ且小于等于1000mΩ。
例如，其厚度为但不限于为200nm或300nm或400nm或500nm；方块电阻为但不限于为500mΩ或700mΩ或800mΩ或1000mΩ。
在本实施例中，以钼(Mo)层或氮化钛(TiN)层作为背电极层3，均可保证太阳能电池具有较高的电导效率，当然，背电极层3还可以是由其他能够保证太阳能电池具有较高电导效率的材料构成的材料层。
在一些实施例中，在上述实施例的基础上，进一步地，吸收层5为铜铟镓硒吸收层，其中，以所述铜铟镓硒吸收层内的铜原子含量与铟原子和镓原子的含量和的比值为X，所述铜铟镓硒吸收层内镓原子含量与铟原子和镓原子的含量和的比值为Y，此时满足下述关系：X大于等于0.75且小于等于1，Y大于等于0.2且小于等于0.5。
例如，X为但不限于为0.75或0.8或0.9或1；Y可为但不限于为0.2或0.3或0.4或0.5。
进一步地，上述的吸收层5的厚度大于等于1.8μm且小于等于2.5μm，例如，上述的吸收层5的厚度为但不限于为1.8μm或2.0μm或2.3μm或2.5μm。
在本实施例中，其中，铜铟镓硒(Cu(In,Ga)Se2、CIGS)，即CIGS，为直接带隙的P型半导体，其吸收系数高达105/cm。随着Ga含量的调节，CIGS的带隙宽度可以在1.02eV与1.68eV范围内连续可调，可实现与太阳光谱的最佳匹配，其材料性能稳定、弱光性能好、转换效率高，目前最高转换效率可达到22.9％。
当然，吸收层5也可以是其他种类的材料层，例如，该吸收层还可以是有机无机杂化钙钛矿材料层等。
在一些实施例中，在上述实施例的基础上，进一步地，上碱性元素层6和下碱性元素层4由XF化合物构成，其中，F代表元素氟，X代表元素钠或元素钾或元素铷或元素铯。
更具体地，上碱性元素层6的厚度大于等于5nm且小于等于20nm，例如，上碱性元素层6的厚度可为但不限于为5nm或10nm或20nm。
本实施例中，可通过上碱性元素层6和下碱性元素层4合理控制碱性元素含量，以利用碱性元素扩散性强的特点，并在吸收层5上表面形成XIGS薄膜层，进而改变整个吸收层5表面的成分，并且通过离子交换改变整个吸收层5的电池结构。通过XIGS薄膜层的形成，减少层间载流子的表面复合，可增大电池的开路电压，进而提高电池的转换效率。
在一些实施例中，在上述实施例的基础上，进一步地，导电窗口层8包括设置于吸收层5的上方的本征氧化锌(i-ZnO)层以及设置于本征氧化锌(i-ZnO)层的上方的铝掺杂氧化锌(AZO)层。
更具体地，上述铝掺杂氧化锌(AZO)层的厚度大于等于700nm且小于等于1200nm，方块电阻大于等于3Ω且小于等于30Ω。
例如，上述铝掺杂氧化锌(AZO)层的厚度可为但不限于为700nm或900nm或1100nm或1200nm，方块电阻为但不限于为3Ω或10Ω或15Ω或25Ω或30Ω。
本实施例中，本征氧化锌(i-ZnO)具有较宽的带隙，为3.3eV～3.6eV，有较高的透光率和电阻率，能够透过绝大部分太阳光谱；而铝掺杂氧化锌(ZnO:Al)也具有较高的透光率，且起着收集电流的作用，二者构成的导电窗口层8为薄膜太阳能电池的电流输出提供了主要通道。
在上述实施例的基础上，进一步地，该薄膜太阳能电池还包括缓冲层7，该缓冲层7位于吸收层5与导电窗口层8之间。
更具体地，该缓冲层7可为硫化镉层，且，该缓冲层7的厚度大于等于20nm且小于等于80nm。
由此，可通过缓冲层7在低带隙的吸收层5和高带隙的导电窗口层8之间形成带隙过渡，减少吸收层5和导电窗口层8之间的带隙台阶以及晶格失配率。
当然，缓冲层7也不仅仅局限于硫化镉层，例如，其还可以是PEDOT:PSS材料层等，其中，PEDOT:PSS是一种高分子聚合物的水溶液，导电率很高，根据不同的配方，可以得到导电率不同的水溶液。其是由PEDOT和PSS两种物质构成，PEDOT是EDOT(3，4-乙烯二氧噻吩单体)的聚合物，PSS是聚苯乙烯磺酸盐，这两种物质在一起极大的提高了PEDOT的溶解性，水溶液导电物主要应用于有机发光二极管OLED，有机太阳能电池，有机薄膜晶体管，超级电容器等的空穴传输层。
另外，本发明还提供了一种薄膜太阳能电池的制备方法。
图2是表示本发明提供的薄膜太阳能电池的制备方法的具体实施例的制备流程框图。
如图2所示，该薄膜太阳能电池的制备方法包括基底准备步骤S1、阻挡层设置步骤S2以及背电极层设置步骤S3。
其中：在基底准备步骤S1中，准备薄膜太阳能电池的基底；在阻挡层设置步骤S2中，在基底的上方设置阻挡层；在背电极层设置步骤S3中，在阻挡层的上方设置背电极层；其中，阻挡层用于阻挡碱性元素，尤其是钠离子，自基底向背电极层迁移。
更具体地，阻挡层和背电极层的参数可为但不限于为：
阻挡层2包括氮氧化硅层和/或氮化硅层；阻挡层2的厚度大于等于30nm且小于等于200nm，例如，阻挡层2的厚度可为但不限于为30nm或100nm或150nm或200nm；阻挡层2的折射率大于等于1.95且小于等于2.15，例如，阻挡层2的折射率可为但不限于为1.95或2.05或2.10或2.15；背电极层3即为钼(Mo)层，或，背电极层3即为氮化钛(TiN)层，且，其厚度大于等于200nm且小于等于500nm，方块电阻大于等于500mΩ且小于等于1000mΩ。
其中，“和/或”表示阻挡层2包括氮氧化硅层，可具体为该阻挡层2即为氮氧化硅层，或者，该阻挡层2即为氮化硅层；或者，该阻挡层2包括下层的氮氧化硅层和设置于该氮氧化硅层的上层的氮化硅层；或者该阻挡层2包括上层的氮氧化硅层和设置于该氮氧化硅层的下层的氮化硅层。
阻挡层设置步骤S2可具体为但不限于为：通过磁控溅射法将阻挡层镀制于基底的上表面；背电极层设置步骤S3可具体为但不限于为：利用磁控溅射法将背电极层镀制于清洗后的阻挡层的上表面。
进一步地，基底准备步骤S1包括中间钢体层制备步骤S01和搪瓷涂层涂装步骤S03。
其中：在中间钢体层制备步骤S01中，使用铁素体不锈钢或低碳钢制备中间钢体层；在搪瓷涂层涂装步骤S03中，在中间钢体层的上表面涂装上搪瓷涂层，在中间钢体层的下表面涂装下搪瓷涂层。
具体地，上搪瓷涂层和下搪瓷涂层为同一材料的搪瓷层，其中：搪瓷层包含且仅包含非碱性元素；或，搪瓷层包含且仅包含非碱性元素和钾元素；或，搪瓷层包含且仅包含非碱性元素、钾元素以及钠元素，其中钠元素与钾元素的原子含量比值小于1。
即：搪瓷层不包含碱性元素；或，搪瓷层包含钾元素，不包含钠元素；或，搪瓷层包含钾元素和钠元素，且钠元素与钾元素的原子含量比值小于1。
上述搪瓷层性能的选取优先等级为：“包含且仅包含非碱性元素”优于“包含且仅包含非碱性元素和钾元素”、且“包含且仅包含非碱性元素和钾元素”优于“包含且仅包含非碱性元素、钾元素以及钠元素，其中钠元素与钾元素的原子含量比值小于1”。
更具体地，上述的搪瓷钢基底1的总厚度不超过1.5mm，优选地，搪瓷钢基底1的总厚度大于等于0.15mm且小于等于0.6mm，例如，搪瓷钢基底1的总厚度可为但不限于为0.15mm或0.35mm或0.50mm或0.6mm；且，上搪瓷涂层和下搪瓷涂层的总厚度不超过0.5mm；另外，上搪瓷涂层和下搪瓷涂层的各自的表面组织致密、无孔洞结构，以保证其具有优良的绝缘性能、避免太阳能电池具有漏电流风险，保证其具有较高的电池效率。
另外，上搪瓷涂层和下搪瓷涂层的各自的击穿电压分别高于1500V。
更进一步地，基底准备步骤S1还包括：在中间钢体层的边缘部位设置抗腐蚀材料S02，更具体地，该抗腐蚀材料包括但不限于锌、锡、铬、镍等材料，其设置方式可为但不限于为在中间钢体层的边缘部位电镀抗腐蚀材料。
其中，以电镀为例：抗腐蚀材料可先于上搪瓷涂层和下搪瓷涂层电镀于中间钢体层的边缘部位，即，上搪瓷涂层和下搪瓷涂层覆盖于抗腐蚀材料的表面；或者，抗腐蚀材料在设置上搪瓷涂层和下搪瓷涂层后再被电镀于中间钢体层的边缘部位，即，抗腐蚀材料的一部分覆盖上搪瓷涂层和下搪瓷涂层；或者，在电镀工艺以及上搪瓷涂层和下搪瓷涂层的涂装工艺被精准控制的情况下，使抗腐蚀材料、上搪瓷涂层与下搪瓷涂层之间互不干扰。
另外，基底准备步骤S1还包括设置于搪瓷涂层涂装步骤S03之后的：在下搪瓷涂层的下方设置粘结层和保护层S04。
其中，该保护层为绝缘材料，该粘结层可为EVA胶层。
另外，该薄膜太阳能电池的制备方法还包括吸收层设置步骤S5，在该吸收层设置步骤S5中，在背电极层的上方设置吸收层。
该吸收层为铜铟镓硒吸收层，其中，以所述铜铟镓硒吸收层内的铜原子含量与铟原子和镓原子的含量和的比值为X，所述铜铟镓硒吸收层内镓原子含量与铟原子和镓原子的含量和的比值为Y，此时满足下述关系：X大于等于0.75且小于等于1，Y大于等于0.2且小于等于0.5。
例如，X为但不限于为0.75或0.8或0.9或1；Y可为但不限于为0.2或0.3或0.4或0.5。
进一步地，上述的吸收层的厚度大于等于1.8μm且小于等于2.5μm，例如，上述的吸收层的厚度为但不限于为1.8μm或2.0μm或2.3μm或2.5μm。。
更具体地，该吸收层设置步骤S5中，该吸收层可由但不限于由共蒸发技术蒸镀而成。
进一步地，该薄膜太阳能电池的制备方法还包括导电窗口层设置步骤S8，在该导电窗口层设置步骤S8中，在吸收层的上方设置导电窗口层。
具体地，该导电窗口层包括设置于吸收层的上方的本征氧化锌(i-ZnO)层以及设置于本征氧化锌(i-ZnO)层的上方的铝掺杂氧化锌(AZO)层。
更具体地，上述铝掺杂氧化锌(AZO)层的厚度大于等于700nm且小于等于1200nm，方块电阻大于等于3Ω且小于等于30Ω。
例如，上述铝掺杂氧化锌(AZO)层的厚度可为但不限于为700nm或900nm或1100nm或1200nm，方块电阻为但不限于为3Ω或10Ω或15Ω或25Ω或30Ω。
更具体地，该导电窗口层设置步骤S8中，该导电窗口层可由但不限于由磁控溅射法制备。
另外，在背电极层设置步骤S3之后、且在吸收层设置步骤S5之前还包括在背电极层的上方设置下碱性元素层S4，其设置方式可为但不限于为蒸镀，其中，吸收层设置于下碱性元素层的上方。
具体地，下碱性元素层由XF化合物构成，其中，F代表元素氟，X代表元素钠或元素钾或元素铷或元素铯。
另外，在吸收层设置步骤S5之后、且在导电窗口层设置步骤S8之前还包括在吸收层的上方设置上碱性元素层S6，其设置方式可为但不限于为蒸镀，其中，导电窗口层设置于上碱性元素层的上方。
具体地，上碱性元素层由XF化合物构成，其中，F代表元素氟，X代表元素钠或元素钾或元素铷或元素铯，且，上述的上碱性元素层的厚度大于等于5nm且小于等于20nm，例如，上碱性元素层的厚度可为但不限于为5nm或10nm或20nm。
进一步地，在吸收层的上方设置上碱性元素层S6之后、且在导电窗口层设置步骤S8之前还包括缓冲层设置步骤S7，在该缓冲层设置步骤S7中，上碱性元素层的上方设置缓冲层，其中，导电窗口层设置于缓冲层的上方。
具体地，该缓冲层为硫化镉层，且，该缓冲层的厚度大于等于20nm且小于等于80nm。
更具体地，该缓冲层设置步骤S7中，该缓冲层可由但不限于由化学水浴法制得。
另外，在上述实施方式中，对本发明的具体结构进行了说明，但是不限于此。
例如，在上述的实施方式中，设置阻挡层由氮氧化硅或氮化硅制成；阻挡层的厚度为30nm～200nm；阻挡层的折射率为大于等于1.95且小于等于2.15。
但是不限于此，上述的阻挡层的材料构成还可以是其他可阻挡碱性元素，尤其是钠离子迁移的材料，其厚度参数以及折射率也可不落在上述范围内，只要能够实现对碱性元素，尤其是钠离子进行阻挡的作用，同时保证太阳能电池具有一定的电池功率即可，但是，按照具体实施方式中的结构以及参数进行配置，其是经过人工试验所得数据，从而，可对阻挡层的具体材料组成及其厚度、折射率的参数进行限制，确保该阻挡层能够达到对碱性元素，尤其是钠离子进行阻挡的作用的同时，可尽可能地保证其具有较好的透光性，从而保证较高的光电转换效率，且其质量较轻，可保证太阳能电池整体的轻便性，避免破片。
另外，在上述的具体实施方式中，基底为搪瓷钢基底。
但是不限于此，上述的基底也可以不是搪瓷钢基底，而是普通的玻璃基底，或是其他可提供后续工艺基础的基底材料，但是，玻璃基底含有的碱性元素成分较多，在后续高温工艺中非常容易透过背电极层进入后续工艺过程中，产生PID效应；同时，玻璃的转化温度极低，极大地限制了后续工艺的最高工艺温度；且，玻璃基底在生产过程中具有破片的危险。
相比之下，按照具体实施例中的结构，采用如上搪瓷钢基底，具有以下技术效果：
(1)可减少基底中的碱性元素，从根本上解决后续高温工艺中基底中的碱性元素透过背电极层向后续工艺过程扩散的问题，降低PID效应；
(2)搪瓷钢基底耐高温，可以提升后续工艺制备的最高温度获得性能优良的太阳能电池；
(3)搪瓷钢基底升温和降温的速率快，可以减少工艺腔的尺寸，降低设备的成本；
(4)搪瓷钢基底在电池生产过程中，无破片风险，降低的了生产过程的损失，节约生产成本。
如本领域技术人员所理解，钠钙玻璃的转换温度在540℃～550℃之间，极大地限制了后续工艺的最高温度，而搪瓷钢基底可承受大于600℃的高温，即可提升后续工艺制备的最高温度，有利于获得性能优良的太阳能电池；且，搪瓷钢基底的热膨胀系数可以满足后续工艺层与背电极之间的热膨胀系数匹配，可在高温情况下制备优良性能的太阳能电池。
另外，搪瓷钢在升温和降温的过程中，其升降速率均比玻璃的升降速率快，有利于减缩升温和降温过程的时间，可以减小后续工艺腔室的尺寸，降低生产设备的成本。
另外，薄膜太阳能电池在制作过程中，电池制作成本很大部分都需要花费在玻璃基底和封装玻璃上，而搪瓷钢可实现卷对卷的生产，在价格上搪瓷钢会有极大的优势，采用搪瓷钢做基底，可大幅度的降低薄膜太阳能电池的生产成本，有利于薄膜太阳能电池的批量生产。
另外，在上述的具体实施方式中，上搪瓷涂层和下搪瓷涂层的各自的击穿电压分别高于1500V。
但是不限于此，上搪瓷涂层和下搪瓷涂层的各自的击穿电压也可以在1500V以下，只要能够实现基底对碱性元素进行阻挡的功能即可，但是，使其击穿电压处于1500V以下，具有漏电风险，相比之下，按照具体实施方式中的结构，搪瓷涂层和下搪瓷涂层的各自的击穿电压分别高于1500V，由此，可保证搪瓷涂层具有优良的绝缘性，避免太阳能电池具有漏电流风险，保证其具有较高的电池效率。
另外，在上述的具体实施方式中，在中间钢体层的边缘部位设置有抗腐蚀材料，但是不限于此，也可以不设置上述的抗腐蚀材料，同样可实现基底功能，但是，按照具体实施方式中的结构，在中间钢体层的边缘部位设置抗腐蚀材料，由此，可对中间钢体层进行边缘保护，提高薄膜太阳能电池整体的抗腐蚀性能，具体地，该抗腐蚀材料包括但不限于锌、锡、铬、镍等材料。操作简单、成本较低。
另外，在上述的具体实施方式中，薄膜太阳能电池还包括设置于下搪瓷涂层的下方的粘结层和设置于粘结层的下方的保护层，但是不限于此，也可以不设置上述的粘结层与保护层，只要使基底达到基底功能即可，但是，按照具体实施方式中的结构进行设置，可降低太阳能电池的漏电流风险，保证电池效率。
另外，在上述的具体实施方式中，薄膜太阳能电池包括设置于背电极层上且依次层叠的下碱性元素层、吸收层、上碱性元素层以及导电窗口层。
但是不限于此，也可以不设置上述的上碱性元素层和下碱性元素层，同样可实现太阳能电池的导电功能，但是，按照具体实施方式中的结构，设置上述的上碱性元素层和下碱性元素层，从而，可通过碱性元素层合理控制碱性元素含量，以利用碱性元素扩散性强的特点，并在吸收层上表面形成XIGS薄膜层，进而改变整个吸收层表面的成分，并且通过离子交换改变整个吸收层的电池结构。通过XIGS薄膜层的形成，减少层间载流子的表面复合，同时，可增大电池的开路电压，进而提高电池的转换效率。
另外，在上述的具体实施方式中，导电窗口层包括设置于吸收层的上方的本征氧化锌层以及设置于本征氧化锌的上方的铝掺杂氧化锌层。
但是不限于此，该导电窗口层的材料不限于上述材料，例如，其还可以是单独的本征氧化锌单层薄膜层或者单独的铝掺杂氧化锌单层薄膜层等。
另外，在上述的具体实施方式中，薄膜太阳能电池还包括缓冲层，缓冲层位于吸收层与导电窗口层之间。
但是不限于此，也可以不设置上述缓冲层，同样可实现太阳能电池的导电功能，但是，按照具体实施方式中的结构，设置上述的缓冲层，具有能够通过缓冲层在低带隙的吸收层和高带隙的缓冲层之间形成带隙过渡，减少吸收层和缓冲层之间的带隙台阶以及晶格失配率的有益效果。
另外，本发明可由上述实施方式的各种结构组合而成，同样能够发挥上述的效果。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种薄膜太阳能电池，其特征在于，
所述薄膜太阳能电池包括基底、背电极层和阻挡层，
所述阻挡层位于所述基底和所述背电极层之间，用于阻挡碱性元素自所述基底向所述背电极层迁移。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述阻挡层包括氮氧化硅层和/或氮化硅层。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述阻挡层的厚度大于等于30nm且小于等于200nm。
4.根据权利要求1或2所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述阻挡层的折射率大于等于1.95且小于等于2.15。
5.根据权利要求1或2所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，
所述基底为搪瓷钢基底，
所述搪瓷钢基底包括依次层叠设置的下搪瓷涂层、中间钢体层以及上搪瓷涂层，其中，所述中间钢体层包括铁素不锈钢层或低碳钢层。
6.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，
所述上搪瓷涂层和所述下搪瓷涂层为同一材料的搪瓷层，其中：
所述搪瓷层包含且仅包含非碱性元素；或，
所述搪瓷层包含且仅包含非碱性元素和钾元素；或，
所述搪瓷层包含且仅包含非碱性元素、钾元素以及钠元素，其中所述钠元素与所述钾元素的原子含量比值小于1。
7.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，
所述上搪瓷涂层和所述下搪瓷涂层的各自的击穿电压分别高于1500V。
8.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，
在所述中间钢体层的边缘部位设置有抗腐蚀材料。
9.根据权利要求5所述的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述薄膜太阳能电池还包括设置于所述下搪瓷涂层的下方的粘结层和设置于所述粘结层的下方的保护层。
10.一种薄膜太阳能电池的制备方法，其特征在于，包括：
准备薄膜太阳能电池的基底；
在所述基底的上方设置阻挡层；以及
在所述阻挡层的上方设置背电极层；
其中，所述阻挡层用于阻挡碱性元素自所述基底向所述背电极层迁移。
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