具有鏡層的薄層光電池結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】具有鏡層的薄層光電池結(jié)構(gòu)。本發(fā)明涉及應(yīng)用于太陽(yáng)能電池板的光電池結(jié)構(gòu)。該薄層光電池結(jié)構(gòu)包括具有將照射光轉(zhuǎn)換為電能的光電屬性的至少一個(gè)I-III-VI2合金層(CIGS)。特別地，該結(jié)構(gòu)至少包括：一個(gè)具有反射一部分照射光的表面(FR)的鏡層(MR)，其中該反射表面(FR)面對(duì)I-III-VI2合金層的第一面(F1)，以在所述第一面上接收反射的照明射光；以及一個(gè)或多個(gè)對(duì)于照射光透明的第一層(CA，ENC)，以在位于第一面(F1)反面的I-III-VI2合金層的第二面(F2)上接收傳輸?shù)恼彰鞴狻?br> 【專利說明】具有鏡層的薄層光電池結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及應(yīng)用于太陽(yáng)能電池板的光電池結(jié)構(gòu)。
[0002] 更具體地來講，它處理一種分層結(jié)構(gòu)，該分層結(jié)構(gòu)包括具備光伏特性的至少一個(gè) I-III-VII2合金層，特別用于太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。。

【背景技術(shù)】
[0003] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于I-III-VI2合金的光電池，特別是相較于蹄化簡(jiǎn)（CdTe)和娃（Si)的 薄層電池，具有能提供更大的最大轉(zhuǎn)換率的光電屬性。在該種I-III-VI2合金中，來自于元 素周期表I組的元素例如可為銅，III組的元素可為銅，嫁和/或侶W及VI組的元素可為 砸和/或硫。該種合金在下文中又被稱為CIGS (其中C代表銅，I代表銅，G代表嫁W及S 代表硫和/或砸）。實(shí)際上，基于CIGS的電池可具有3%到5%的更高轉(zhuǎn)化率，且制作成本 小并基本等于基于CdTe的電池。
[0004] 參考圖1，W剖面圖的方式示出了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基于I-III-VI2合金的光電池1的可 能實(shí)施例。該種結(jié)構(gòu)包含薄層的堆疊，例如包括：
[0005] 基于玻璃的基底C1，作為支撐，頻繁出現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中，用于電池1的薄層堆疊；
[0006] 接觸層C2,通常基于鋼（Mo)，構(gòu)成電池的第一電極；
[0007] 具有光伏屬性的層C3,基于I-III-VI2合金（例如具有CIGS合金）；
[000引基于硫化簡(jiǎn)（CdS)、硫化鋒狂n巧或硫化銅（IngSg)的層CT，它是電池1的界面層 (之后被稱為緩沖層）；W及
[0009] 構(gòu)成第二電極的透明導(dǎo)電層巧，通?；居裳趸h構(gòu)成狂nO)。
[0010] I-III-VI2合金光電池1可暴露在光源8(特別是太陽(yáng)能電池板應(yīng)用中的太陽(yáng)）下。 為了說明的目的，光源8能夠沿著跟隨從光源8向著電池1的傳播方向的光線la照亮電池 1。陽(yáng)光射入面在下文中被稱為電池的"前面"。
[00川此外，在此示例中，基于鋼（Mo)的層C2與CIGS (P型半導(dǎo)體）層C3接觸，其中此鋼 (Mo)層構(gòu)成電池1的后電極（電池的后電極相關(guān)于電池1中的光線la的傳播方向）。因 此，該后電極定義了與前述前電極相對(duì)的表面并在之后被稱為電池的"后表面"。該鋼（Mo) 層起到非常低阻抗的電接觸（稱為"歐姆接觸"）的作用。
[001引同樣地，基于氧化鋒姑0)的層巧與緩沖層CT相接觸，緩沖層CT與CIGS層C3相 接觸。層CT和層巧對(duì)于來自光源8的光是透明的，該樣CIGS層暴露在光線la下。基于 CIGS的層C3具有使其能夠?qū)⒋斯饽苻D(zhuǎn)換為電能的光電屬性。在此實(shí)施例中，基于氧化鋒 狂nO)的層可構(gòu)成電池1的透明并導(dǎo)電的前電極。在CIGS層和CT層W及CT層與巧層之 間的界面特化為^極官電接觸，該是因?yàn)樵贑IGS層與CT層，W及CT層和巧層之間是p-n 結(jié)。
[0013] 電池的轉(zhuǎn)化率，并因此從該電池中獲得的電能量特別依賴于W下兩個(gè)因素：
[0014] -具有光電屬性的薄層C3的厚度，W及
[0015] -薄層C3接收到的光強(qiáng)度。
[0016] 提高傳統(tǒng)電池轉(zhuǎn)化率的解決方案可包括增加基于I-III-VI2合金的薄層的厚度和 /或增加該電池被暴露至的照明光的強(qiáng)度。
[0017] 然而，關(guān)于電池1在太陽(yáng)能電池板中的應(yīng)用，光強(qiáng)度依賴于來自于電池被暴露至 的太陽(yáng)的自然光。在例如圖1所示的標(biāo)準(zhǔn)配置下，其中疊層直接暴露于太陽(yáng)下，此因素不能 被用于提高轉(zhuǎn)化率。
[0018] 此外，具有光電屬性的I-III-VI2合金特別地包括有限可用的化學(xué)元素。作為純說 明性的示例，CIGS合金包含化學(xué)元素銅（In),它當(dāng)前的年全球提取量不超過600噸。特別 地，為生產(chǎn)適合于制造1GW的光電池，每年有38噸的銅被用于具有10%轉(zhuǎn)化率且具有2 ym 厚的CIGS薄層電池。
[0019]

【權(quán)利要求】
1. 薄層光電池結(jié)構(gòu)，包括具有將照射光轉(zhuǎn)換成電能的光電特性的至少一個(gè)i-m-vi 2合金層（cigs)，其特征在于，所述結(jié)構(gòu)至少包括： 一個(gè)鏡層（MR)，包括反射一部分照射光的表面（FR)，所述反射表面（FR)面對(duì) 1-111，12合金層的第一面（F1)，以在所述第一面上接收反射的照明光；以及 一個(gè)或多個(gè)對(duì)于照射光透明的第一層（CA，ENC)以在位于第一面（F1)對(duì)面的 1-111，12合金層的第二面（F2)上接收傳播的照明光。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鏡層（MR)是導(dǎo)電金屬層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述鏡層（MR)是非金屬層且具有 漫射性，并包括反射涂層。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，鏡層（MR)的反射表 面（FR)在I-III-VI2合金層（CIGS)的第一面（F1)的對(duì)面，具有對(duì)于所述照射光透明的一 個(gè)或多個(gè)中間第二層（CT，C5)，其中至少一層（C5)是透明且導(dǎo)電的。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)透明第 一層（CA，ENC)包括用于封裝的至少一個(gè)表面涂層。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)透明第 一層（CA，ENC)包括至少一個(gè)導(dǎo)電層，其用作光電池電極。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，它包括在所述導(dǎo)電 透明層（CA)和所述I-III-VI2合金層（CIGS)之間的透明且低阻抗的歐姆接觸中間層（CI)。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述1_111^12合金 層（CIGS)的厚度小于或等于0.5 ym。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，它包括接入太陽(yáng)能 電池板的裝置，其中所述照射光是陽(yáng)光。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，它額外還包括用 于所述I-III-VI2合金層（CIGS)、鏡層（MR)以及一個(gè)或多個(gè)第一透明層（CA，ENC)的基底 (S)，所述基底可由熔點(diǎn)小于或等于500°C的材料制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基底（S)由熔點(diǎn)小于300°C 的聚合物制成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10和11中的任一項(xiàng)所述的光電池結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述基底（S) 在面（FO)上與鏡層（MR)接觸，面（FO)位于所述反射表面（FR)的對(duì)面。
13. 包括根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的光電池結(jié)構(gòu)的光電池生產(chǎn)方法，其特征 在于所述方法包括至少以下步驟： a) 在一表面上沉積（S1)I-III-VI2合金層（CIGS)，其中I-III-VI2合金層的所述第二 面（F2)與所述表面相接觸； b) 直接或間接地在位于I-III-VI2合金層（CIGS)的第二面（F2)反面的所述第一面 (F1)上沉積（S3)鏡層（MR); c) 直接或間接地在I-III-VI2合金層（CIGS)的所述第二面（F2)上沉積（S5)所述一 個(gè)或多個(gè)第一透明層（CA，ENC)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的生產(chǎn)方法，其特征在于，它還包括在步驟c)之前通過第二 面（F2)從所述表面至少剝離（S4)I-III-VI2合金層（CIGS)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它還包括在步驟a)和 b)之間在I-III-VI2合金層（CIGS)的第一面（F1)上沉積（S2)對(duì)于所述照射光透明的一 個(gè)或多個(gè)第二薄層（CT，C5)，其中鏡層（MR)沉積在所述透明第二薄層（CT，C5)的其中一層 上。
【文檔編號(hào)】H01L31/0749GK104488092SQ201380028812
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】?jī)?nèi)加·納格哈維, 扎查里·杰赫爾, 丹尼爾·林科特, 金-弗朗索斯·古伊萊莫萊斯 申請(qǐng)人:國(guó)家科學(xué)研究中心, 法國(guó)電力公司