具有背面緩沖層的太陽能電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過將緩沖層、透明電極及柵極電極形成于CIGS光吸收層的下面，從而可使太陽光不受障礙物的干擾而入射至光吸收層的CIGS太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池通過利用半導(dǎo)體的性質(zhì)來產(chǎn)生電，具體地，具有使P(positive)型半導(dǎo)體與N(nagative)型半導(dǎo)體相接合的PN接合結(jié)構(gòu)，若太陽光入射至這種太陽能電池，貝Ij借助所入射的太陽光所具有的能量，在上述半導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生空穴(hole)及電子(electron)。此時(shí)，上述空穴借助在PN接合中所產(chǎn)生的電場(chǎng)來向P型半導(dǎo)體側(cè)移動(dòng)，上述電子向N型半導(dǎo)體側(cè)移動(dòng)，以此產(chǎn)生電位。
[0003]太陽能電池可分為基板型太陽能電池和薄膜型太陽能電池，基板型太陽能電池為將硅等的半導(dǎo)體物質(zhì)自身用作基板來制造出的太陽能電池，薄膜型太陽能電池為在玻璃等的基板上以薄膜的形態(tài)形成半導(dǎo)體層來制造出的太陽能電池。近期，通過研發(fā)利用CIGS光吸收層的太陽能電池，來謀求提高太陽能電池的效率。
[0004]為了提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)提高光吸收層吸收太陽光的比率。如薄膜型太陽能電池，相對(duì)于基板型太陽能電池，由于使用薄膜型光吸收層，因而可降低制造成本，但存在光吸收率下降的問題。為了克服這種光吸收率下降的問題，有必要增加到達(dá)光吸收層的太陽光的量。
[0005]薄膜型太陽能電池通常具有基板/背面電極/CIGS光吸收層/緩沖層/前表面電極的結(jié)構(gòu)，為了使太陽光到達(dá)光吸收層，需經(jīng)由前表面電極和緩沖層，因此，前表面電極和緩沖層應(yīng)使用具有透光性的材料。由于透光性越好，到達(dá)光吸收層的太陽光的量將會(huì)越增加，因而可更加提高光電轉(zhuǎn)換效率。
[0006]在(專利文件I)韓國(guó)登錄特許公報(bào)登錄號(hào)第10-1108988中，通過在CIGS太陽能電池模塊形成具有表面結(jié)晶性凹凸結(jié)構(gòu)的前表面透明電極，從而具有可實(shí)現(xiàn)入射光的低反射和高吸收率的效果。為此，尤其上述包括具有表面結(jié)晶性凹凸結(jié)構(gòu)的前表面透明電極的CIGS太陽能電池模塊，其特征在于，包括:背面電極，形成于規(guī)定的基板上；CIGS光吸收層，形成于背面電極上；緩沖層，形成于CIGS光吸收層上；前表面透明電極，形成于緩沖層的周圍，并通過折射規(guī)定的入射光來向CIGS光吸收層傳遞入射光；以及防反射膜，形成于前表面透明電極上，來用于防止入射光的反射，前表面透明電極由含氟氧化錫成膜，與防反射膜相接觸的表面具有用于折射的表面結(jié)晶性凹凸結(jié)構(gòu)。通過在CIGS太陽能電池模塊形成具有表面結(jié)晶性凹凸結(jié)構(gòu)的前表面透明電極，從而可實(shí)現(xiàn)入射光的低反射和高吸收率，在CIGS太陽能電池模塊中，在形成前表面透明電極表面結(jié)晶性凹凸結(jié)構(gòu)方面，具有可調(diào)節(jié)用于調(diào)整反射度的凹凸角的優(yōu)點(diǎn)。但是，存在由透明電極自身吸收一部分太陽光的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]技術(shù)問題
[0008]為了提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)提高光吸收層吸收太陽光的比率。如薄膜型太陽能電池，相對(duì)于基板型太陽能電池，由于使用薄膜型光吸收層，因而可降低制造成本，但存在光吸收率下降的問題。為了克服這種光吸收率下降的問題，有必要增加到達(dá)光吸收層的太陽光量。
[0009]薄膜型太陽能電池通常具有基板/背面電極/CIGS光吸收層/緩沖層/前表面電極的結(jié)構(gòu)，為了使太陽光到達(dá)光吸收層，需經(jīng)由前表面電極和緩沖層，因此，前表面電極和緩沖層應(yīng)使用具有透光性的材料。由于透光性越好，到達(dá)光吸收層的太陽光的量將會(huì)越增加，因而可更加提高光電轉(zhuǎn)換效率。
[0010]本發(fā)明的目的在于，提供可以解決在CIGS太陽能電池中，由于太陽光的一部分被緩沖層、前表面電極及柵極電極反射或被吸收而導(dǎo)致無法到達(dá)光吸收層的問題，并可通過增加到達(dá)光吸收層的太陽光來提高效率的CIGS太陽能電池。
[0011]解決問題的手段
[0012]為了解決上述問題，本發(fā)明的太陽能電池通過不在光吸收層的上部形成以往通常位于光吸收層的上部的緩沖層、前表面電極及柵極電極，從而可使太陽光以不經(jīng)由上述單位功能膜的方式到達(dá)光吸收層。由于太陽光中的一部分不被柵極電極反射或不被前表面電極及緩沖層吸收，因此，可以使太陽光直接、無損失地到達(dá)光吸收層。
[0013]太陽能電池具有PN接合結(jié)構(gòu)，并且由太陽能產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，并通過空穴向P型半導(dǎo)體移動(dòng)以及電子向N型半導(dǎo)體移動(dòng)來產(chǎn)生電能。若在CIGS光吸收層的上部不形成相當(dāng)于N型半導(dǎo)體層的緩沖層，則為了維持這種PN接合結(jié)構(gòu)，而需要在CIGS光吸收層的下部形成緩沖層，本發(fā)明使第一電極與緩沖層在CIGS光吸收層的下部面不進(jìn)行電連接。而且，通過在上述緩沖層的下部形成柵極電極，從而可使太陽光在CIGS光吸收層的上部不受障礙物的干擾而達(dá)到光吸收層。
[0014]考慮電子-空穴對(duì)從光吸收層移動(dòng)至第一電極或緩沖層的距離，通過制造成使上述緩沖層與上述第一電極以鋸齒形狀相嚙合，從而可縮短電子或空穴的移動(dòng)距離。
[0015]發(fā)明的效果
[0016]本發(fā)明通過不在光吸收層的上部形成緩沖層、前表面電極及柵極電極，從而可使太陽光不經(jīng)由上述單位功能膜而到達(dá)光吸收層。太陽光中的一部分不被柵極電極反射或不被前表面電極及緩沖層所吸收，而可使太陽光直接、無損失地到達(dá)光吸收層。由于到達(dá)光吸收層的太陽光的量增加，因而可提高太陽能電池的效率。通過使緩沖層與第一電極配置成以鋸齒狀結(jié)構(gòu)相嚙合，從而可縮短電子或空穴的移動(dòng)距離。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的具有背面緩沖層的太陽能電池的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2為示出可對(duì)第一電極和緩沖層進(jìn)行圖案化的實(shí)施例的示意圖。
[0019]圖3為按步驟示出具有背面緩沖層的太陽能電池的制造方法的流程圖。
[0020]圖4為按步驟示出具有背面緩沖層的太陽能電池的制造方法的示意圖。
[0021]圖5為按步驟示出在背面緩沖層與基板之間包括電極的太陽能電池的制造方法的流程圖。
[0022]圖6為按步驟示出在背面緩沖層與基板之間包括電極的太陽能電池的制造方法的示意圖。
[0023]圖7為示出以具有背面緩沖層的太陽能電池作為單體電池，且單體電池之間具有串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽能電池模塊的一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
[0024]<附圖標(biāo)記的說明>
[0025]10:基板100 =CIGS光吸收層
[0026]200:第一電極220:第一電極的突出部
[0027]240:第一電極的凹陷部260:第一電極的連接部
[0028]300:緩沖層320:緩沖層的突出部
[0029]340:緩沖層的凹陷部360:緩沖層的連接部
[0030]380:第二電極400:柵極電極
[0031]500:防反射層600:太陽能電池模塊
[0032]610:基板620:單體電池的第一電極
[0033]630:單體電池的第二電極640:單體電池的透明電極
[0034]650:單體電池的緩沖層670:單體電池的光吸收層
[0035]680:防反射層690:串聯(lián)部
【具體實(shí)施方式】
[0036]參照附圖，將對(duì)具有背面緩沖層的太陽能電池及其制造方法的一實(shí)施例進(jìn)行說明。
[0037]圖1為本發(fā)明的具有背面緩沖層的太陽能電池的結(jié)構(gòu)圖，上述太陽能電池包括:基板10 ;第一電極200，形成于上述基板10上的特定區(qū)域；緩沖層300，以與上述第一電極200分離規(guī)定間隔的方式設(shè)置于上述基板10上；以及光吸收層100，形成于上述第一電極200的上部、緩沖層300的上部及上述第一電極200與緩沖層300之間的基板10的上部。此時(shí)，若光入射至光吸收層，則將產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，且電子向緩沖層移動(dòng)，空穴向第一電極移動(dòng)。像這樣，通過利用吸收光能來使電子與空穴分離的原理來產(chǎn)生電能，因此，上述第一電極200與上述緩沖層300借助上述光吸收層100物質(zhì)來以電的方式分離。并且，通過在光吸收層100的下部設(shè)置緩沖層300，從而增加光吸收層10