具有介電層的太陽能電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及薄膜光伏太陽能電池以及制造太陽能電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能電池是通過光電（PV)效應(yīng)由太陽光生成電流的電氣設(shè)備。薄膜太陽能電 池具有沉積在襯底上的一層或多層的PV材料薄膜。PV材料的膜厚可處于納米或微米級。
[0003] 太陽能電池中用作吸收層的薄膜PV材料的實例包括銅銦鎵硒（CIGS)和碲化鎘。 吸收層吸收光以轉(zhuǎn)化為電流。太陽能電池還包括正面和背面接觸層以幫助捕獲光線和提取 光電流并且為太陽能電池提供電接觸件。正面接觸層通常包括透明導(dǎo)電氧化物（TC0)層。 TC0層使光線透射到達吸收層并且在TC0層平面內(nèi)傳導(dǎo)電流。在一些系統(tǒng)中，多個太陽能電 池被布置為彼此鄰接，其中，每個太陽能電池的正面接觸層都傳導(dǎo)電流至下一個鄰接的太 陽能電池。每個太陽能電池都包括互連結(jié)構(gòu)以將電荷載流子從太陽能電池的正面接觸層運 輸至位于同一面板上的下一個鄰接太陽能電池的背面接觸層。
[0004] 一些太陽能電池包括緩沖層以防止正面接觸層和背面接觸層之間的分流（以及 電流泄漏）。緩沖層與吸收層一起構(gòu)成p-n結(jié)的一部分。例如，在具有CIGS吸收層的太陽 能電池中，在形成TC0層之前，可在吸收層上面形成含有CdS或ZnS的緩沖層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種太陽能電池，包括：背面接觸層；吸收層，位 于背面接觸層之上；介電層，位于吸收層之上；以及正面接觸層，位于介電層之上。
[0006] 優(yōu)選地，介電層直接形成在吸收層上，且正面接觸層直接形成在介電層上。
[0007] 優(yōu)選地，介電層包括由氧化硅、氧化鋁和氧化鉿組成的組中的一種材料。
[0008] 優(yōu)選地，介電層具有約0.lnm至約10nm的厚度。
[0009] 優(yōu)選地，介電層包括帶隙大于3eV的材料。
[0010] 優(yōu)選地，介電層包括介電常數(shù)介于約3至約11范圍內(nèi)的材料。
[0011] 優(yōu)選地，該太陽能電池還包括：緩沖層，位于吸收層和介電層之間。
[0012] 優(yōu)選地，介電層包括由氧化硅、氧化鋁和氧化鉿組成的組中的一種材料。
[0013] 優(yōu)選地，緩沖層包括由硫化鎘和硫化鋅組成的組中的一種材料。
[0014] 優(yōu)選地，介電層具有約0.lnm至約10nm的厚度。
[0015] 優(yōu)選地，緩沖層具有非零并且小于90nm的厚度。
[0016] 優(yōu)選地，緩沖層的厚度介于約3nm至約50nm的范圍內(nèi)。
[0017] 優(yōu)選地，介電層直接形成在吸收層上，且正面接觸層直接形成在介電層上；介電層 具有約0.lnm至約10nm的厚度；介電層包括帶隙大于3eV的材料；以及介電層包括介電常 數(shù)介于約3至約11范圍內(nèi)的材料。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種太陽能電池，包括：背面接觸層；吸收層，位 于背面接觸層之上；緩沖層，位于吸收層上；介電層，位于緩沖層上；以及正面接觸層，位于 介電層上。
[0019] 優(yōu)選地，介電層包括由氧化硅、氧化鋁和氧化鉿組成的組中的一種材料；以及緩沖 層包括由硫化鎘和硫化鋅組成的組中的一種材料。
[0020] 優(yōu)選地，緩沖層的厚度介于約3nm至約50nm的范圍內(nèi)；以及介電層具有約lnm至 約5nm的厚度。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造太陽能電池的方法，包括：在襯底上方形 成背面接觸層；在背面接觸層之上形成吸收層；在吸收層之上形成介電層；以及在介電層 之上形成正面接觸層。
[0022] 18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中，介電層直接形成在吸收層上，且正面接觸層直 接形成在介電層上。
[0023] 優(yōu)選地，該方法還包括：在吸收層上形成緩沖層，其中，介電層形成在緩沖層上。
[0024] 優(yōu)選地，介電層包括由氧化硅、氧化鋁和氧化鉿組成的組中的一種材料。
【附圖說明】
[0025] 本發(fā)明的方面最好在閱讀以下詳細描述時結(jié)合附圖來理解。需要強調(diào)的是，根據(jù) 工業(yè)的標準實踐，各種部件不是按照比例繪制。實際上，為了清楚討論，可隨意增大或減小 各種部件的尺寸。
[0026] 圖1是根據(jù)一些實施例的太陽能電池的截面圖。
[0027] 圖2是根據(jù)一些實施例的制造圖1中的太陽能電池的方法的流程圖。
[0028] 圖3是根據(jù)一些實施例的另一太陽能電池的截面圖。
[0029] 圖4是根據(jù)一些實施例的制造圖3中的太陽能電池的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030] 以下發(fā)明提供了許多不同的實施例或?qū)嵗?，以實現(xiàn)發(fā)明主題的不同特征。以下描 述了部件和結(jié)構(gòu)的具體實例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然這些只是實例而并非用來限定本發(fā)明。例 如，在下面描述中，第一部件形成在第二部件上方或上面可包括第一和第二部件形成直接 接觸的實施例，也可包括附加部件形成在第一和第二部件之間，使得第一和第二部件不直 接接觸的實施例。此外，本發(fā)明在各個實例中可能會重復(fù)參考標號和/或字母。這種重復(fù) 是出于簡化和清楚的目的，但其自身并不表明所討論的各個實施例之間和/或配置之間的 關(guān)系。
[0031] 而且，諸如"在…下面"、"在…下方"、"下"、"在…上方"、"上"等空間相對位置術(shù)語 在本發(fā)明中可以用于便于描述如附圖所示的一個元件或部件與另一個（或另一些）元件或 部件的關(guān)系。除了圖中描述的方位外，這些空間相對位置術(shù)語旨在包括器件在使用或操作 中的不同方位。裝置可以以其他方式定向（旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上），因此對本發(fā)明中 使用的空間相對位置描述符可相應(yīng)地進行同樣的解釋。
[0032] 太陽能電池的效率可受到開路電壓（Voc)和短路電流（Jsc)之間折中的限制。更 高的載流子濃度和更厚的緩沖層有利于提供更強的電場，并且形成更高的Voc。但是更厚的 緩沖層使透射至吸收層的光線減少并且導(dǎo)致更低的Jsc。另一方面，更薄的緩沖層增大了光 線透射，但是可引起P_n結(jié)的分流和較大漏電流。
[0033] 本發(fā)明描述了實施例的實例，其中，在具有或沒有薄的嵌入緩沖材料層的情況下， 薄膜光伏太陽能電池的緩沖層材料被介電層替代。具有較小厚度的介電層可支持大電場 (因此，支持高開路電壓Voc)。介電層可完成緩沖層的防止太陽能電池的正面接觸層和背 面接觸層之間的分流（漏電流）的功能。在一些實施例中，介電層形成在具有高質(zhì)量頂面 的吸收層的上方，它們之間沒有獨立的鈍化層。在其他實施例中，在吸收層上形成兩部式緩 沖層，包括包含CdS或ZnS的薄嵌入緩沖層以用于鈍化處理，以及形成在嵌入的緩沖層上的 介電層以防止分流。
[0034] 在一些實施例中，通過具有較高光學(xué)透射率的介電材料（諸如，Si02*Al203)來提 供緩沖層。在一些實施例中，介電層（或者介電層和嵌入的CdS或ZnS緩沖層）的總厚度 小于只包含CdS或ZnS而沒有介電層的緩沖層的厚度。厚度減小使得介電層（或者介電層 和嵌入的CdS或ZnS緩沖層）吸收的光子減少，從而可保持或增大Voc而沒有減少光子的 收集?？稍龃罂傮w太陽能電池效率。
[0035] 圖1是根據(jù)一些實施例的太陽能板100的截面圖。太陽能板100包括太陽能板襯 底110、位于襯底上的背面接觸層120、位于背面接觸層120上方的吸收層130、位于吸收層 130上方的介電層145以及位于介電層145上方的、包括塊狀透明導(dǎo)電材料（諸如，透明導(dǎo) 電氧化物或TC0)的正面接觸層150。
[0036] 襯底110可包括任何適合的太陽能襯底材料，諸如，玻璃。在一些實施例中，襯底 110包括玻璃襯底（諸如，鈉鈣玻璃）、柔性金屬箔或聚合物（例如，聚酰亞胺、聚對苯二甲 酸乙二醇酯（PET)、聚乙烯奈（PEN)高分子碳氫化合物、纖維素聚合物、聚碳酸酯、聚醚或其 他）。其他實施例還包括其他襯底材料。
[0037] 背面接觸層120包括任何適合的背面接觸材料，諸如，金屬。在一些實施例中，背 面接觸層120可包括鑰（Mo)、鉬（Pt)、金（Au)、銀（Ag)、鎳（Ni)或銅（Cu)。其他實施例還 包括其他背面接觸材料。在一些實施例中，背面接觸層120的厚度介于約50nm至約2ym 的范圍內(nèi)。在一些實施例中，背面接觸層通過濺射來形成。
[0038] 吸收層130包括任何適合的吸收材料，諸如，p型半導(dǎo)體。在一些實施例中，吸收層 130可包括黃銅礦基材料（例如，包含Cu(In，Ga)Se2(CIGS)、碲化鎘（CdTe)、CuInSe2(CIS)、 CuGaSe2 (CGS)、Cu(In，Ga)Se2 (CIGS)、Cu(In，Ga) (Se，S) 2 (CIGSS)、CZTS、CdTe或非晶硅）。 其他實施例還包括其他吸收材料。在一些實施例中，吸