專(zhuān)利名稱(chēng)：薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例涉及薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池使用無(wú)限能源(即，太陽(yáng))，且在發(fā)電過(guò)程中幾乎不產(chǎn)生污染物，并具有等于或大于20年的很長(zhǎng)壽命。此外，太陽(yáng)能電池已被特別關(guān)注，因?yàn)槠鋵?duì)太陽(yáng)能相關(guān)產(chǎn)業(yè)有較強(qiáng)的連鎖效應(yīng)。因此，許多國(guó)家已致力于將太陽(yáng)能電池作為下一代產(chǎn)業(yè)。大部分太陽(yáng)能電池都基于單晶硅晶片或多晶硅晶片來(lái)制造。另外，使用硅的薄膜太陽(yáng)能電池已被越來(lái)越少地批量生產(chǎn)。與其他能源相比，太陽(yáng)能電池存在的問(wèn)題是其發(fā)電成本非常高。因此，必須大幅降低太陽(yáng)能電池的發(fā)電成本，以便滿(mǎn)足清潔能源的未來(lái)需求。然而，因?yàn)楫?dāng)前基于單晶硅晶片或多晶硅晶片制造的體相太陽(yáng)能電池(bulk solar cell)使用厚度至少為150 μ m的原料，所以原料(S卩，硅)的成本占體相太陽(yáng)能電池制造成本的絕大部分。此外，因?yàn)樵瞎┙o不能滿(mǎn)足快速增長(zhǎng)的需求，所以難以降低體相太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)成本。另一方面，因?yàn)楸∧ぬ?yáng)能電池的厚度小于2 μ m，所以在薄膜太陽(yáng)能電池中使用的原料量遠(yuǎn)小于在體相太陽(yáng)能電池中使用的原料量。因此，在發(fā)電成本(即，生產(chǎn)成本)方面，薄膜太陽(yáng)能電池比體相太陽(yáng)能電池更具優(yōu)勢(shì)。然而，對(duì)于給定面積來(lái)說(shuō)，薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)電性能僅為體相太陽(yáng)能電池的發(fā)電性能的一半。太陽(yáng)能電池的效率通常由lOOmW/cm2的光強(qiáng)度下獲得的電力的百分比量值來(lái)表示。體相太陽(yáng)能電池的效率約為12%至20%，而薄膜太陽(yáng)能電池的效率約為8%至9%。換言之，體相太陽(yáng)能電池的效率大于薄膜太陽(yáng)能電池的效率。因此，正不斷加緊攻關(guān)以提高薄膜太陽(yáng)能電池的效率。薄膜太陽(yáng)能電池最基本的結(jié)構(gòu)是單結(jié)結(jié)構(gòu)。單結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池具有如下結(jié)構(gòu) 其中包括用于光吸收的本征半導(dǎo)體層的光電轉(zhuǎn)換單元、P型摻雜層以及η型摻雜層形成于襯底上。P型摻雜層和η型摻雜層分別形成在本征半導(dǎo)體層的上和下，由此形成內(nèi)部電場(chǎng)以分離由太陽(yáng)光產(chǎn)生的載流子。增加薄膜太陽(yáng)能電池的效率需要增加在薄膜太陽(yáng)能電池中流動(dòng)的電流密度。因此，薄膜太陽(yáng)能電池必須被配置為使得穿過(guò)本征半導(dǎo)體層的太陽(yáng)光被反射回本征半導(dǎo)體層，并且然后在本征半導(dǎo)體層中吸收。因此，薄膜太陽(yáng)能電池包括背反射層，用于增加本征半導(dǎo)體層的光吸收率，由此增加電流密度
發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面中，存在一種薄膜太陽(yáng)能電池，包括設(shè)置于襯底上的多個(gè)電池，其中多個(gè)電池中的每一個(gè)都包括設(shè)置在襯底的一個(gè)表面上的第一電極；設(shè)置在第一電極上的至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；背反射層，其包括接觸至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元的第一反射層以及具有暴露第一反射層的一部分的開(kāi)口的第二反射層，該第二反射層接觸第一反射層；以及設(shè)置在背反射層上的第二電極，該第二電極通過(guò)該開(kāi)口電連接至該第一反射層。第一反射層可包含具有導(dǎo)電性的鋁摻雜氧化鋅(AZO)或具有導(dǎo)電性的硼摻雜氧化鋅(BZO)。第二電極可包含通過(guò)開(kāi)口接觸第一反射層的鋁。第一反射層可具有等于或小于約IOOnm的厚度。第二反射層可由通過(guò)將介質(zhì)與具有反射等于或大于約600nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的光的白色顏料混合而獲得的材料形成。該白色顏料可包含諸如二氧化鈦(TiO2)和硫酸鋇 (BaSO4)的氧化物、氮化物以及碳化物中的至少一種。第二反射層可包括含有白色顏料的白漆、白箔以及乙烯醋酸乙烯酯(EVA)箔中的一種。開(kāi)口可具有圓形、四邊形或矩形形狀?？梢栽谝粋€(gè)第二電極上設(shè)置至少一個(gè)開(kāi)口。開(kāi)口的寬度可小于第二電極的寬度。開(kāi)口的長(zhǎng)度可小于第二電極的長(zhǎng)度。在另一方面中，存在一種制造薄膜太陽(yáng)能電池的方法，包括在襯底上形成第一電極；在第一電極上形成至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；在至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元上形成具有導(dǎo)電性的第一反射層并且在第一反射層上形成具有暴露第一反射層一部分的開(kāi)口的第二反射層，以由此形成背反射層；以及在第二反射層上形成第二電極，其通過(guò)開(kāi)口電連接至第一反射層。根據(jù)上述特性，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)在第二反射層中包含的白色顏料來(lái)獲得優(yōu)良的散射效果，所以可以有效地實(shí)現(xiàn)光俘獲，并可降低光電轉(zhuǎn)換單元的厚度。此外，因?yàn)榈诙姌O通過(guò)第二反射層的開(kāi)口電連接至第一反射層，所以?xún)H使用通常比銀廉價(jià)的鋁形成的第二電極的導(dǎo)電性可類(lèi)似于使用銀和鋁兩者形成的第二電極的導(dǎo)電性。因此，不必增加第一反射層的厚度以便獲得類(lèi)似于使用銀和鋁兩者形成的第二電極的導(dǎo)電性。因此，可減少沉積第一反射層所需的時(shí)間和成本。此外，可使當(dāng)長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的光被第一反射層透射以及在第一反射層中被吸收時(shí)發(fā)生的損失降至最低。此外，可以避免或減小當(dāng)使用銀形成第二反射層時(shí)由于在第一反射層和第二反射層之間界面處發(fā)生的表面等離子吸收現(xiàn)象而造成的反射損失。因此，本發(fā)明的實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)反射率類(lèi)似于當(dāng)使用銀形成第二反射層時(shí)獲得的反射率。
附圖被包括以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解且納入并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分，附示了本發(fā)明的實(shí)施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)能電池的局部截面圖；圖2和圖3是圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的取決于背反射層的類(lèi)型的反射率和霧度的曲線(xiàn)圖；圖4是圖示由鋁摻雜氧化鋅(AZO)形成的第一反射層的吸收率對(duì)波長(zhǎng)的曲線(xiàn)圖；圖5至8涉及根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的制造薄膜太陽(yáng)能電池的方法；以及
圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的開(kāi)口的圖8的平面圖。
具體實(shí)施例方式在下文中將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的示例實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以多種不同的形式來(lái)體現(xiàn)且不應(yīng)當(dāng)被解釋為限于本文闡述的實(shí)施例。在附圖中，為清楚起見(jiàn)，放大了層、薄膜、板、區(qū)域等的厚度。在說(shuō)明書(shū)中，相同的附圖標(biāo)記表示相同元件。將理解，當(dāng)諸如層、薄膜、區(qū)域或襯底的元件被稱(chēng)為處于另一元件 “上”時(shí)，其可直接位于該另一元件上或亦可在其間存在中間元件。相反，當(dāng)元件被稱(chēng)為“直接”處于另一元件“上”時(shí)，則不存在中間元件。此外，將理解，當(dāng)諸如層、薄膜、區(qū)域或襯底的元件被稱(chēng)為“完全”處于另一元件上時(shí)，其可處于該另一元件的整個(gè)表面上且可不處于該另一元件的邊緣的一部分上?，F(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中圖示所述實(shí)施例的示例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)能電池的局部截面圖。圖2和圖3是圖示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的取決于背反射層的類(lèi)型的反射率和霧度的曲線(xiàn)圖。圖4是圖示由鋁摻雜氧化鋅(AZO)形成的第一反射層的吸收率對(duì)波長(zhǎng)的曲線(xiàn)圖。圖5至8涉及根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的制造薄膜太陽(yáng)能電池的方法。圖9是圖示根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的開(kāi)口的圖8的平面圖。參考附圖，根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)能電池具有覆蓋層 (superstrate)結(jié)構(gòu)，其中光入射穿過(guò)襯底110。更具體地說(shuō)，具有覆蓋層結(jié)構(gòu)的薄膜太陽(yáng)能電池包括襯底110，其可由諸如玻璃或透明塑料等的透明材料形成；透明導(dǎo)電氧化物(TCO)電極120，其設(shè)置于襯底110上；光電轉(zhuǎn)換單元130，其設(shè)置于TCO電極120上；背反射層140，其設(shè)置于光電轉(zhuǎn)換單元130上； 以及背電極150，其設(shè)置于背反射層140上。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，TCO電極120可被稱(chēng)為第一電極，而背電極150可被稱(chēng)為第二電極。TCO電極120形成在襯底110上并電連接至光電轉(zhuǎn)換單元130。因此，TCO電極120 收集由光產(chǎn)生的載流子(例如，空穴)并輸出這些載流子。此外，TCO電極120可用作抗反射層。TCO電極120的上表面可被紋理化，以形成具有多個(gè)不平坦部分的紋理化表面，各個(gè)不平坦部分都具有非均勻的棱錐形狀。當(dāng)TCO電極120的上表面是紋理化表面時(shí)，可降低TCO電極120的光反射率。因此，增加了 TCO電極120的光吸收率并提高了薄膜太陽(yáng)能電池的效率。TCO電極120的不平坦部分的高度可在約Iym至IOym范圍內(nèi)。TCO電極120需要具有高透射率和高電導(dǎo)率，以便透射在襯底110上入射的大部分光并使電流順利通過(guò)。為此，TCO電極120可由選自銦錫氧化物(ΙΤ0)、錫基氧化物(例如， SnO2)、AgO、ZnO-Ga2O3 (或SiO-Al2O3)、氟錫氧化物(FTO)及其組合中的至少一種形成。TCO 電極120的電阻率可約為1(Γ2Ω · cm至1(Γ"Ω · cm。光電轉(zhuǎn)換單元130可應(yīng)用于單結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池、雙結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池或三結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池。在單結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池中，光電轉(zhuǎn)換單元130可由氫化非晶硅(a-Si:H)形成。光電轉(zhuǎn)換單元130可具有約1. 7eV的光學(xué)帶隙且可主要吸收諸如近紫外光、紫光和/或藍(lán)光的短波長(zhǎng)帶的光。光電轉(zhuǎn)換單元130包括依次疊置在TCO電極120上的第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體層 (例如，P型摻雜層)、本征半導(dǎo)體層以及與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體層 (例如，η型摻雜層)。ρ型摻雜層可通過(guò)將包含諸如硼(B)、鎵(Ga)和銦(In)的III族元素雜質(zhì)的氣體與包含硅(Si)的原料氣(raw gas)混合而形成。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，P型摻雜層可由氫化非晶硅(a_Si:H)或使用其他材料形成。本征半導(dǎo)體層防止或減少載流子的復(fù)合并吸收光。載流子(S卩，電子和空穴)主要產(chǎn)生于本征半導(dǎo)體層中。本征半導(dǎo)體層可具有約200nm至300nm的厚度。本征半導(dǎo)體層可由氫化非晶硅(a_Si:H)或使用其他材料形成。例如，本征半導(dǎo)體層可由微晶硅(μ c-Si) 或氫化微晶硅(yc-Si:H)形成。η型摻雜層可通過(guò)將包含諸如磷(P)、砷(As)和銻(Sb)的V族元素雜質(zhì)的氣體與包含硅(Si)原料氣混合而形成。光電轉(zhuǎn)換單元130可使用諸如等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)方法的化學(xué)氣相沉積 (CVD)方法形成。光電轉(zhuǎn)換單元130的ρ型摻雜層和η型摻雜層形成ρ_η結(jié)，且本征半導(dǎo)體層插入其間。因此，在本征半導(dǎo)體層中產(chǎn)生的電子和空穴通過(guò)由光伏效應(yīng)產(chǎn)生的接觸電勢(shì)差彼此分離并在不同方向上移動(dòng)。例如，空穴穿過(guò)P型摻雜層向TCO電極120移動(dòng)，而電子穿過(guò)η 型摻雜層向背電極150移動(dòng)。在具有雙結(jié)薄膜太陽(yáng)能電池的本發(fā)明的實(shí)施例中，在TCO電極120和背反射層140 之間形成兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元。其中，兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元中的一個(gè)與背反射層140相比更靠近TCO電極120，并可由氫化非晶硅(a_Si:H)或使用其他材料形成。而且，另一光電轉(zhuǎn)換單元與TCO電極120相比位置更靠近背反射層140，并由氫化微晶硅(yc-Si:H)或使用其他材料形成。由μ c-Si :Η形成的光電轉(zhuǎn)換單元可具有約1. IeV的光學(xué)帶隙并可主要吸收從紅光至近紅外光的長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的光。由μ c-Si H形成的光電轉(zhuǎn)換單元可以與由a-Si H形成的光電轉(zhuǎn)換單元相同的方式包括P型摻雜層、本征半導(dǎo)體層以及η型摻雜層。背反射層140將穿過(guò)光電轉(zhuǎn)換單元130的光反射回光電轉(zhuǎn)換單元130，由此提高光電轉(zhuǎn)換單元130的工作效率。背反射層140包括第一反射層141和第二反射層143。使用雙層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)背反射層(在下文中稱(chēng)為第一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu))包括由鋁摻雜氧化鋅(AZO)形成的第一反射層以及由銀(Ag)形成的第二反射層。替代地，使用雙層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)背反射層(在下文中稱(chēng)為第二現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu))包括由AZO形成的第一反射層以及由白漆形成的第二反射層。在第一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中，因?yàn)榈谝环瓷鋵涌杀恢圃斐杀〉?，例如，厚度約為50nm 至200nm，因此可減少設(shè)備的投資成本且制造工藝簡(jiǎn)單。而且，因?yàn)榈谝滑F(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)具有銀和鋁的復(fù)合電極結(jié)構(gòu)，所以具有第一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的背反射層具有優(yōu)良的導(dǎo)電性。然而，在第一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中，會(huì)發(fā)生反射損失，這是因?yàn)樵诘谝环瓷鋵雍偷诙瓷鋵又g的界面處發(fā)生表面等離子吸收現(xiàn)象。此外，相對(duì)減小了光的俘獲效應(yīng)，這是因?yàn)榉瓷涔獾娜跎⑸湫?yīng)。換言之，如圖2中所示，包括由AZO形成的第一反射層以及由Ag形成的第二反射層的第一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的背反射層的反射率(由虛線(xiàn)表示)小于包括僅由Ag形成的反射層的背反射層的反射率(由實(shí)線(xiàn)表示)，這是因?yàn)樯鲜龅谝滑F(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的第一反射層和第二反射層之間的界面處發(fā)生反射損失。在圖2中，短劃虛線(xiàn)表示霧度值，該霧度值指示第一現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的背反射層中的散射效應(yīng)。在第二現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樵诘谝环瓷鋵雍偷诙瓷鋵又g的界面處沒(méi)有反射損失，所以背反射層可獲得類(lèi)似于僅由銀(銀是一種具有高反射率的材料)形成的背反射層的反射率電平。而且，因?yàn)榈诙F(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的背反射層不使用銀，所以可降低材料成本。第二現(xiàn)有技術(shù)的背反射層可使用白漆的高散射特性來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的光俘獲。然而，因?yàn)榈诙F(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的第二反射層沒(méi)有使用諸如銀和鋁的導(dǎo)電材料，所以第一反射層必須被制造成厚的，例如具有1 μ m至2 μ m的厚度，以便降低第一反射層的電阻。因此，因?yàn)樾枰褂玫蛪篊VD(LPCVD)方法來(lái)長(zhǎng)時(shí)間沉積第一反射層，所以增加了設(shè)備的投資成本。此外，在較厚的第一反射層中發(fā)生的長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的光中會(huì)發(fā)生吸收損失。換言之，如圖3中所示，包括由AZO形成的第一反射層以及由白漆形成的第二反射層的第二現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的背反射層的反射率(由虛線(xiàn)表示)小于包括僅由銀形成的反射層的背反射層的反射率(由實(shí)線(xiàn)表示)，這是因?yàn)樯鲜龅诙F(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的第一反射層中發(fā)生的長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的光中發(fā)生了吸收損失。在圖3中，短劃虛線(xiàn)表示霧度值，該霧度值表示第二現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)的背反射層中的散射效應(yīng)。在這種情況下，如圖2和3中所示，包括由白漆形成的第二反射層的背反射層的散射效果比包括僅由Ag形成的反射層的背反射層的散射效果更優(yōu)良。圖4是圖示由AZO形成的第一反射層的光吸收特性的曲線(xiàn)圖。當(dāng)?shù)谝环瓷鋵颖恢圃斐杀〉?，即具有等于或小于約200nm的厚度時(shí)，圖4中所示的實(shí)線(xiàn)④、 、和①表示第一反射層的吸收率保持在較低電平。另一方面，當(dāng)?shù)谝环瓷鋵拥暮穸仍黾又恋扔诨虼笥诩s1 μ m的數(shù)值時(shí)，圖4中所示的實(shí)線(xiàn)④和⑥表示長(zhǎng)波長(zhǎng)帶中第一反射層的吸收率超過(guò)約 10%。在圖4中，實(shí)線(xiàn) 、⑥、 、④、 和①分別表示當(dāng)由AZO形成的第一反射層的厚度為50nm、100nm、200nm、500nm、IOOOnm以及1500nm時(shí)的第一反射層的吸收率。因此，優(yōu)選但不必需的是，由AZO形成的第一反射層的厚度應(yīng)盡可能薄，以便有效使用由白漆形成的第二反射層。更具體地說(shuō)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，防止或減少第一反射層和第二反射層之間的界面處發(fā)生的反射損失，并提供增加了散射效果的背反射層。而且，因?yàn)橛葾ZO形成的第一反射層被制造得成薄的，所以減少了第一反射層中的光吸收量。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，背反射層140包括由AZO或硼摻雜氧化鋅(BZO)形成的第一反射層141以及包含白漆的第二反射層143。第二反射層143由通過(guò)將介質(zhì)與反射例如等于或大于約600nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的預(yù)定波長(zhǎng)的光的白色顏料混合而獲得的材料形成。白色顏料可包含諸如二氧化鈦(TiO2)和硫酸鋇(BaSO4)的氧化物、氮化物和碳化物中的至少一種。第二反射層143可包含含有白色顏料的白漆、白箔以及乙烯醋酸乙烯酯(EVA)箔中的一種。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可包括上述物質(zhì)的一種或多種組合。包括由AZO或BZO形成的第一反射層141以及由白漆形成的第二反射層143的背反射層140的基本結(jié)構(gòu)與上述第二現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)不同。也就是，在本發(fā)明的該實(shí)施例中，第二反射層143包括開(kāi)口 143a，而不是增加第一反射層141的厚度，且背電極150通過(guò)開(kāi)口 143a接觸第一反射層141，由此提供導(dǎo)電性。開(kāi)口 143a可具有各種形狀，諸如圓形、橢圓形、三角形、四邊形以及矩形。圖8示出了具有矩形形狀的開(kāi)口 143a。但也可采用其他形狀或形式。如圖9中所示，在一個(gè)背電極150中可形成至少一個(gè)開(kāi)口 143a。開(kāi)口 143a的寬度 Wl小于背電極150的寬度W2，且開(kāi)口 143a的長(zhǎng)度Ll小于背電極150的長(zhǎng)度L2。使用通過(guò)開(kāi)口 143a接觸第一反射層141的鋁來(lái)形成背電極150。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例的薄膜太陽(yáng)能電池中，因?yàn)楸畴姌O150通過(guò)開(kāi)口 143a接觸第一反射層141，所以不必使用提供導(dǎo)電性的銀來(lái)形成背反射層140。此外， 由AZO或BZO形成的第一反射層141可被制造成薄的。即使第一反射層141被制造為具有等于或小于約IOOnm的厚度，也可充分地提供導(dǎo)電性。在具有上述配置的薄膜太陽(yáng)能電池中，可獲得優(yōu)良的散射效果，這是因?yàn)樵诘诙瓷鋵?43中包含白色顏料。因此，可以有效實(shí)現(xiàn)光俘獲，并可減小光電轉(zhuǎn)換單元130的厚度。而且，因?yàn)楸畴姌O150通過(guò)第二反射層143的開(kāi)口 143a電連接至第一反射層141， 所以?xún)H使用通常較銀廉價(jià)的鋁形成的背電極150的導(dǎo)電性與使用銀和鋁兩者形成的背電極的導(dǎo)電性類(lèi)似。因此，不必增加第一反射層141的厚度以便類(lèi)似于使用銀和鋁兩者形成的背電極的導(dǎo)電性。因此，可減少沉積第一反射層141所需的時(shí)間和成本。此外，可使在第一反射層 141中透射并在第一反射層141中吸收長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的光時(shí)發(fā)生的損失降至最低。當(dāng)使用銀來(lái)形成第二反射層時(shí)，可以防止或減少由第一反射層和第二反射層之間的界面處發(fā)生的表面等離子吸收現(xiàn)象造成的反射損失。因此，本發(fā)明的該實(shí)施例使用白色顏料來(lái)實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于在使用銀形成第二反射層143時(shí)所獲得的反射率。以下描述了用于制造具有上述配置的薄膜太陽(yáng)能電池的方法。首先，如圖5所示，在襯底110的整個(gè)表面上沉積透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層。TCO 層可由金屬氧化物形成，例如選自二氧化錫(SnO2)、氧化鋅(SiO)以及銦錫氧化物(ITO)中的至少一種。替代地，TCO層可由通過(guò)將一種或多種雜質(zhì)與金屬氧化物混合而獲得的混合物形成。隨后，對(duì)TCO層進(jìn)行構(gòu)圖，以在襯底110的發(fā)電區(qū)域中形成多個(gè)TCO電極120。用于TCO層的構(gòu)圖工藝可通過(guò)第一劃刻工藝實(shí)現(xiàn)。第一劃刻工藝是從襯底110的下部向襯底110照射激光束以蒸發(fā)預(yù)定區(qū)域的TCO層的工藝。因此，執(zhí)行第一劃刻工藝以形成多個(gè)TCO電極120，所述多個(gè)TCO電極120在發(fā)電區(qū)域中其間以均勻距離彼此間隔。在執(zhí)行第一劃刻工藝之后，在襯底110上沉積硅薄膜層。該硅薄膜層填充TCO電極120之間的間隙?？墒褂梅蔷Ч杌∧せ蛲ㄟ^(guò)疊置非晶硅基薄膜和微晶硅基薄膜獲得的疊層的硅薄膜層來(lái)形成該硅薄膜層。當(dāng)使用疊層的硅薄膜層來(lái)形成該硅薄膜層時(shí)，可在非晶硅基薄膜和微晶硅基薄膜之間進(jìn)一步形成中間TCO層。如上所述，本發(fā)明的該實(shí)施例不限于硅薄膜層結(jié)構(gòu)，且可基于各種結(jié)構(gòu)來(lái)形成硅薄膜層。隨后，如圖6所示，對(duì)該硅薄膜層進(jìn)行構(gòu)圖，以在發(fā)電區(qū)域中形成多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元130?？赏ㄟ^(guò)第二劃刻工藝來(lái)執(zhí)行該硅薄膜層的構(gòu)圖工藝。在第二劃刻工藝中使用的激光的輸出功率低于在第一劃刻工藝中使用的激光的輸出功率。因此，當(dāng)執(zhí)行從襯底110的下部向襯底110照射激光束的第二劃刻工藝時(shí)，并未蒸發(fā)掉發(fā)電區(qū)域的TCO電極120，而是蒸發(fā)并去除了 TCO電極120上的硅薄膜層。因此，在發(fā)電區(qū)域中形成了其間以均勻距離彼此間隔的多個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元130。另外，TCO電極120的
局部由此被暴露。在執(zhí)行第二劃刻工藝之后，在襯底110上形成透明導(dǎo)電層。該透明導(dǎo)電層填充光電轉(zhuǎn)換單元130之間的間隙。該透明導(dǎo)電層可由AZO或BZO形成并可具有等于或小于約 IOOnm的厚度。另外，透明導(dǎo)電層由此電連接至TCO電極。在本發(fā)明的實(shí)施例中，透明導(dǎo)電層可接觸TCO電極120的暴露部分，雖然這種情況不是必需的。隨后，如圖7所示，構(gòu)圖透明導(dǎo)電層和光電轉(zhuǎn)換單元130，以在發(fā)電區(qū)域中形成多個(gè)第一反射層141。可通過(guò)第三劃刻工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)該構(gòu)圖工藝。因此，當(dāng)執(zhí)行從襯底110的下部向襯底110照射激光束的第三劃刻工藝時(shí)，并未蒸發(fā)掉發(fā)電區(qū)域的TCO電極120，而是蒸發(fā)并去除了透明導(dǎo)電層和光電轉(zhuǎn)換單元130。因此， 在發(fā)電區(qū)域中形成了其間以均勻距離彼此間隔的多個(gè)第一反射層141。另外，TCO電極120 的其他部分也由此被暴露。在本發(fā)明的實(shí)施例中，通過(guò)第二劃刻工藝暴露的TCO電極120 的部分和通過(guò)第三劃刻工藝暴露的TCO電極120的其他部分是不同的。如圖8所示，在執(zhí)行第三劃刻工藝之后，形成了多個(gè)第二反射層143，每個(gè)第二反射層143都具有開(kāi)口 143a。第二反射層143填充由第三劃刻工藝去除的部分。因此，第二反射層143位于相鄰電池之間的間隙中。另外，第二反射層143由此電連接至TCO電極120。 在本發(fā)明的實(shí)施例中，第二反射層143可接觸TCO電極120的暴露部分，雖然這種情況不是必需的。第二反射層143可由通過(guò)將介質(zhì)與反射例如等于或大于約600nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的預(yù)定波長(zhǎng)的光的白色顏料混合而獲得的材料形成。該白色顏料可包含諸如二氧化鈦(TiO2)和硫酸鋇(BaSO4)的氧化物、氮化物以及碳化物中的至少一種。第二反射層143可包含含有白色顏料的白漆、白箔以及乙烯醋酸乙烯酯(EVA)箔中的一種。開(kāi)口 143a可具有各種形狀，諸如圓形、四邊形以及矩形。如圖9中所示，在一個(gè)背電極150中可形成至少一個(gè)開(kāi)口 143a。開(kāi)口 143a的寬度Wl小于背電極150的寬度W2，且開(kāi)口 143a的長(zhǎng)度Ll小于背電極150的長(zhǎng)度L2。優(yōu)選但不必需的是，開(kāi)口 143a的寬度Wl和長(zhǎng)度Ll足夠大，從而可使用絲網(wǎng)印刷方法來(lái)形成具有開(kāi)口 143a的第二反射層143。當(dāng)使用絲網(wǎng)印刷方法來(lái)形成第二反射層143 時(shí)，可不進(jìn)行用于形成開(kāi)口 143a的分離處理。因此，可降低制造成本。
因此，制造出配置背反射層140的第一反射層141和第二反射層143。在形成背反射層140之后，在襯底110上形成多個(gè)背電極150。背電極150填充開(kāi)口 143a。因此，背電極150電連接至第一反射層141。此外，一個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池的背電極 150通過(guò)第一反射層141電連接至與所述一個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池相鄰的另一薄膜太陽(yáng)能電池的TCO電極120?？墒褂猛ǔ］^銀更廉價(jià)的鋁來(lái)形成背電極150。雖然已經(jīng)參考其多個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可設(shè)計(jì)出將落入本發(fā)明原理的范圍內(nèi)的多種其他修改和實(shí)施例。更特別地，可以在本公開(kāi)、附圖以及隨附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)對(duì)主要組合方案的零部件和/或布置作出各種變型和修改。除零部件和/或布置的變型和改進(jìn)之外，替代使用對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也將是顯而易見(jiàn)的。
1權(quán)利要求
1.一種薄膜太陽(yáng)能電池，包括設(shè)置在襯底上的多個(gè)電池，其中所述多個(gè)電池中的每一個(gè)包括第一電極，其設(shè)置在所述襯底的一個(gè)表面上；至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，其設(shè)置在所述第一電極上；背反射層，其包括第一反射層，所述第一反射層接觸所述至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；和第二反射層，所述第二反射層具有暴露所述第一反射層的一部分的開(kāi)口，所述第二反射層接觸所述第一反射層；以及第二電極，所述第二電極設(shè)置在所述背反射層上，所述第二電極通過(guò)所述開(kāi)口電連接至所述第一反射層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述第一反射層包含具有導(dǎo)電性的鋁摻雜氧化鋅(AZO)或具有導(dǎo)電性的硼摻雜氧化鋅(BZO)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述第二電極包含通過(guò)所述開(kāi)口接觸所述第一反射層的鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述第一反射層具有等于或小于約 IOOnm的厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述第二反射層由通過(guò)將介質(zhì)與反射等于或大于約600nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的光的白色顏料混合而獲得的材料形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述白色顏料包含氧化物、氮化物以及碳化物中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述氧化物是二氧化鈦(TiO2)和硫酸鋇(BaSO4)中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述第二反射層包含含有白色顏料的白漆、白箔以及乙烯醋酸乙烯酯(EVA)箔中的一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述開(kāi)口具有圓形形狀、四邊形形狀或矩形形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述開(kāi)口的寬度小于所述第二電極的寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，所述開(kāi)口的長(zhǎng)度小于所述第二電極的長(zhǎng)度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的薄膜太陽(yáng)能電池，其中，至少一個(gè)開(kāi)口設(shè)置于一個(gè)第二電極上。
13.一種制造薄膜太陽(yáng)能電池的方法，包括在襯底上形成第一電極；在所述第一電極上形成至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元；在所述至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元上形成具有導(dǎo)電性的第一反射層，并且在所述第一反射層上形成具有暴露所述第一反射層的一部分的開(kāi)口的第二反射層，由此形成背反射層；以及在所述第二反射層上形成第二電極，所述第二電極通過(guò)所述開(kāi)口電連接至所述第一反射層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，使用鋁摻雜氧化鋅(AZO)或硼摻雜氧化鋅 (BZO)來(lái)形成所述第一反射層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，使用鋁來(lái)形成所述第二電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，形成厚度為等于或小于約IOOnm的所述第一反射層。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，使用通過(guò)將介質(zhì)與反射等于或大于約600nm的長(zhǎng)波長(zhǎng)帶的光的白色顏料混合而獲得的材料來(lái)形成所述第二反射層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述開(kāi)口的寬度小于所述第二電極的寬度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述開(kāi)口的長(zhǎng)度小于所述第二電極的長(zhǎng)度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述白色顏料包含氧化物、氮化物以及碳化物中的至少一種，以及所述氧化物是二氧化鈦(TiO2)和硫酸鋇(BaSO4)中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種薄膜太陽(yáng)能電池及其制造方法。該薄膜太陽(yáng)能電池包括設(shè)置于襯底上的多個(gè)電池。該多個(gè)電池中的每一個(gè)都包括第一電極，其設(shè)置于襯底的一個(gè)表面上；至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元，其設(shè)置于第一電極上；背反射層，其包括第一反射層，該第一反射層接觸至少一個(gè)光電轉(zhuǎn)換單元以及第二反射層，其具有暴露第一反射層的一部分的開(kāi)口；以及第二電極，其設(shè)置在背反射層上。第二反射層接觸第一反射層。第二電極通過(guò)開(kāi)口電連接至第一反射層。
文檔編號(hào)H01L31/18GK102593193SQ20111020826
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者安世源, 李洪哲, 金修顯 申請(qǐng)人:Lg電子株式會(huì)社