專利名稱：太陽能光伏設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池設(shè)備及其制造方法。
背景技術(shù)：
近來，隨著能源消耗的增加，已經(jīng)研制將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的太陽能電池。具體地，已廣泛使用基于CIGS的電池,所述電池是具有包括玻璃襯底、金屬后電極層、P型基于CIGS的光吸收層、高阻緩沖層和N型窗口層的襯底結(jié)構(gòu)的PN異質(zhì)結(jié)設(shè)備
發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題本發(fā)明提供一種太陽能電池設(shè)備及其制造方法，所述太陽能電池設(shè)備能夠阻擋漏電流并且表現(xiàn)提高的光電轉(zhuǎn)換效率。技術(shù)方案根據(jù)實施例，提供一種太陽能電池設(shè)備，包括支撐襯底；在所述支撐襯底上的第一后電極；在所述第一后電極上的光吸收部；在所述光吸收部上的高阻緩沖部；以及從所述高阻緩沖部延伸并且被設(shè)置在所述光吸收部的側(cè)面上的阻擋層。根據(jù)實施例，提供一種太陽能電池設(shè)備，包括支撐襯底；在所述支撐襯底上的后電極層；光吸收層，設(shè)置在所述后電極層上，并且所述光吸收層中設(shè)置有通孔；高阻緩沖層，設(shè)置在所述光吸收層上并且設(shè)置在所述通孔的內(nèi)部側(cè)面上；以及窗口層，設(shè)置在所述高阻緩沖層上。根據(jù)實施例，提供一種制造太陽能電池設(shè)備的方法，所述方法包括在支撐襯底上形成后電極層；在所述后電極層上形成光吸收層；在所述光吸收層中形成通孔；在所述光吸收層上和所述通孔的內(nèi)部側(cè)面上形成高阻緩沖層；以及在所述高阻緩沖層中形成開口區(qū)域，該開口區(qū)域與所述通孔部分重疊并且露出所述后電極層。有益效果如上所述，根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備包括阻擋層。通過阻擋層可以使光吸收部的側(cè)面絕緣。因此，根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備可以阻擋漏電流穿過光吸收部的側(cè)面。因此，根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備，可以阻擋漏電流并獲得提高的發(fā)電效率。具體地，阻擋層可以包括不參雜雜質(zhì)的氧化鋅，從而阻擋層顯示高電阻。因此，阻擋層可以有效地阻擋漏電流。此外，不需要形成額外層來形成阻擋層。換言之，當(dāng)形成高阻緩沖部時可以形成阻擋層。因此，根據(jù)實施例，可以容易地提供具有改進(jìn)的電特性的太陽能電池設(shè)備。


圖I是示出根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備的平面圖；圖2是沿圖I的A-A’線截取的剖視圖；以及
圖3至7是示出根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備制造方法的剖視圖。
具體實施例方式在實施例的描述中，應(yīng)該理解，當(dāng)層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被表述為在其它襯底、其它層(或膜)、其它區(qū)域、其它襯墊、或其它圖案“上”或“下”時，它可以“直接地”或“間接地”在所述其它襯底、層(或膜)、區(qū)域、襯墊、或圖案上，或者也可以存在一個或多個中間層。參照附圖描述了所述層的這種位置關(guān)系。為了方便或清楚的目的，可以夸大、省略或示意性地描繪附圖中各個層的厚度和尺寸。另外，元件的尺寸不完全反映實際尺寸。圖I是示出根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備的平面圖，圖2是沿圖I的A-A’線截取的剖視圖。
參照圖I和2，所述太陽能電池設(shè)備包括支撐襯底100、后電極層200、光吸收層
310、緩沖層320、高阻緩沖層330、阻擋層333、窗口層400和連接部500。支撐襯底100具有板形形狀并且支撐后電極層200、光吸收層310、緩沖層320、高阻緩沖層330、窗口層400和連接部500。支撐襯底100可以包括絕緣材料。例如，支撐襯底100可以是玻璃襯底、塑料襯底或金屬襯底。詳細(xì)地，支撐襯底100可以包括鈉鈣玻璃襯底。此外，支撐襯底100可以是透明的。支撐襯底100可以是剛性或撓性的。后電極層200設(shè)置在支撐襯底100上。后電極層200是導(dǎo)電層。構(gòu)成后電極層200的材料可以包括諸如鑰(Mo)的金屬。后電極層200可以包括至少兩層。在此情形中，構(gòu)成后電極層200的多個層可以包括相同材料或不同材料。后電極層200中設(shè)置有第一通孔THl。第一通孔THl是露出支撐襯底100的上表面的開口區(qū)域。當(dāng)俯視時，第一通孔THl可以沿一個方向延伸。第一通孔THl的寬度可以在約80iim至約200iim的范圍內(nèi)。后電極層200被第一通孔THl劃分為多個后電極210、220…。換言之,第一通孔THl限定后電極210、220…。在圖3中，僅示出后電極210、220…中的第一后電極210和第二后電極220。后電極210、220…通過第一通孔THl彼此分隔開。后電極210、220…布置為條狀形式。此外，后電極210、220…可以布置為矩陣形式。在此情形中，當(dāng)俯視時，第一通孔THl可以被設(shè)置為網(wǎng)格形式。光吸收層310設(shè)置在后電極層200上。此外，構(gòu)成光吸收層310的材料填充在第一通孔THl中。光吸收層310可以包括基于I-III-V族化合物。例如，光吸收層310可以具有基于Cu-In-Ga-Se (Cu (In, Ga) Se2 ；CIGS)的晶體結(jié)構(gòu)、基于Cu-In-Se的晶體結(jié)構(gòu)或基于Cu-Ga-Se的晶體結(jié)構(gòu)。光吸收層310的能帶隙可以在約IeV至約I. 8eV的范圍內(nèi)。緩沖層320設(shè)置在光吸收層310上。緩沖層320包括硫化鎘(CdS)，并且緩沖層320的能帶隙在約2. 2eV至約2. 4eV的范圍內(nèi)。
光吸收層310和緩沖層320中形成有第二通孔TH2。第二通孔TH2穿過光吸收層310和緩沖層320形成。此外，第二通孔TH2是露出后電極層200的上表面的開口區(qū)域。第二通孔TH2與第一通孔THl相鄰。換言之，當(dāng)俯視時，第二通孔TH2的一些部分形成在第一通孔THl旁邊。每個第二通孔TH2的寬度可以在約80 ii m至約200 U m的范圍內(nèi)。光吸收層310通過第二通孔TH2限定多個光吸收部311、312…。換言之，光吸收層310被第二通孔TH2劃分為多個光吸收部311、312…。類似地，緩沖層320通過第二通孔TH2限定多個緩沖部321、322…。高阻緩沖層330設(shè)置在緩沖層320上。此外，高阻緩沖層330設(shè)置在第二通孔TH2內(nèi)。高阻緩沖層330包括未摻雜雜質(zhì)的氧化鋅(i-ZnO)。高阻緩沖層330的能帶隙在約3. IeV至約3. 3eV的范圍內(nèi)。高阻緩沖層330具有高電阻值。詳細(xì)地，高阻緩沖層330的電阻值大于窗口層400和連接部500的電阻值。更詳細(xì)地，高阻緩沖層330的電阻可以是窗口層400和連接部500的電阻值的IO5倍至IO7倍。高阻緩沖層330的厚度可以在約20nm至約IOOnm的范圍內(nèi)。通過與第二通孔TH2重疊的開口區(qū)域，高阻緩沖層330被劃分為多個高阻緩沖層331、332…，阻擋層333和虛設(shè)部334。通過去除高阻緩沖層330的一部分，開口區(qū)域OR露出后電極層200的上表面。開口區(qū)域OR可以偏離第二通孔TH2。換言之，開口區(qū)域OR的中心可以偏離第二通孔TH2的中心。開口區(qū)域OR的寬度可以小于第二通孔TH2的寬度。阻擋層333從設(shè)置在第一光吸收部311上的高阻緩沖部331延伸，從而使得阻擋層333設(shè)置在第一光吸收部311的側(cè)面上。阻擋層333與第一高阻緩沖部331 —體形成，并且被插置在第一光吸收部311和連接部500之間。 阻擋層333具有與第一高阻緩沖部331的電阻近似的高電阻。換言之，阻擋層333的電阻值大于連接部500的電阻值。詳細(xì)地，阻擋層333的電阻值可以是連接部500的電阻值的IO5倍至IO7倍。例如，阻擋層333的電阻值在約50MQ至約200MQ的范圍內(nèi)。與高阻緩沖層330的厚度相同，阻擋層333的厚度在約20nm至約IOOnm的范圍內(nèi)。虛設(shè)部334從阻擋層333沿后電極層200的上表面延伸。詳細(xì)地，虛設(shè)部334從阻擋層333延伸，同時與第二后電極220的上表面接觸。虛設(shè)部334與阻擋層333 —體形成。窗口層400設(shè)置在高阻緩沖層330上。窗口層400是透明的，并且包括導(dǎo)電層。例如，構(gòu)成窗口層400的材料可以包括摻雜Al的ZnO (AZO)。窗口層400中設(shè)置有第三通孔TH3。第三通孔TH3是露出后電極層200的上表面的開口區(qū)域。例如，第三通孔TH3的寬度在約80 iim至約200 的范圍內(nèi)。第三通孔TH3與第二通孔TH2相鄰。第三通孔TH3形成在第二通孔TH2旁邊。換言之，當(dāng)俯視時，第三通孔TH3形成在第二通孔TH2旁邊。窗口層400被第三通孔TH3劃分為多個窗口 410、420…。換言之，通過第三通孔TH3限定多個窗口 410、420…。窗口 410、420…的形狀與后電極210、220…的形狀相對應(yīng)。換言之，窗口 410、420…被設(shè)置為條狀形式。此外，窗口 410、420…可以布置為矩陣形式。通過第三通孔TH3限定多個電池Cl、C2…。詳細(xì)地，通過第二通孔TH2和第三通孔TH3限定電池Cl、C2…。換言之，根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備被第二通孔TH2和第三通孔TH3劃分為電池Cl、C2…。換言之，根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備包括電池C1、C2…。例如，根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備包括設(shè)置在支撐襯底100上的第一電池Cl和第二電池C2。第一電池Cl包括第一后電極210、第一光吸收部311、第一緩沖部321、第一高阻緩沖部331和第一窗口 410。第一后電極210設(shè)置在支撐襯底100上。第一光吸收部311、第一緩沖部321和第一高阻緩沖部331順序地層疊在第一后電極210上。第一窗口 410設(shè)置在第一高阻緩沖部331 上。第一后電極210面向第一窗口 410,同時使第一光吸收部311插置在第一后電極210和第一窗口 410之間。第二電池C2設(shè)置在支撐襯底100上，同時與第一電池Cl相鄰。第二電池C2包括第二后電極220、第二光吸收部312、第二緩沖部322、第二高阻緩沖部332和第二窗口 420。第二后電極220設(shè)置在支撐襯底100上，同時與第一后電極210分隔開。第二光吸收部312設(shè)置在第二后電極220上，同時與第一光吸收部311分隔開。第二窗口 420設(shè)置在第二高阻緩沖部332上，同時與第一窗口 410分隔開。第二光吸收部312和第二窗口 420在覆蓋第二后電極220時，露出第二后電極220上表面的一部分。 連接部500設(shè)置在第二通孔TH2內(nèi)。連接部500從窗口層400向下延伸，同時與后電極層200直接接觸。例如，連接部500從第一窗口層410向下延伸，以與第二后電極220直接接觸。因此，連接部500連接構(gòu)成彼此相鄰的電池Cl、C2…的多個窗口和后電極。換言之，連接部500將第一窗口 410和第二后電極220連接。連接部500與窗口 410、420…一體形成。換言之，構(gòu)成連接部500的材料與構(gòu)成窗口層400的材料相同。如上所述，阻擋層333具有高電阻。因此，阻擋層333使連接部500的側(cè)面絕緣。此外，阻擋層333使光吸收部311、312…的側(cè)面絕緣。阻擋層333可以插置在光吸收部311、312…和連接部500之間，以阻擋光吸收部
311、312…的側(cè)面和連接部500之間的漏電流。例如，阻擋層333可以阻擋從連接部500通過第一光吸收部311的側(cè)面流到第一后電極210的漏電流。因此，根據(jù)實施例的太陽能電池可以表現(xiàn)改進(jìn)的電特性。此外，沒必要充足地增加第一通孔THl的寬度來阻擋漏電流。換言之，即使第一通孔THl的寬度減小，阻擋層333也可以有效地阻擋漏電流。
因此，可以減小第一通孔THl的寬度，并且可以減小根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備中無法發(fā)電的死區(qū)。因此，根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備具有提高的發(fā)電效率。圖3至7是示出根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備制造方法的剖視圖。將參照關(guān)于太陽能電池設(shè)備的前述描述來描述太陽能電池設(shè)備的制造方法。參照圖3，后電極層200形成在支撐襯底100上。通過圖案化后電極層200形成第一通孔TH1。因此在支撐襯底100上形成后電極210、220…。通過激光圖案化后電極層200。第一通孔THl露出支撐襯底100的上表面，并且可以具有約80 ii m至約200 ii m的覽度。此外，可以在支撐襯底100和后電極層200之間插置諸如防擴(kuò)散層的額外層。在此情形中，第一通孔THl露出該額外層的上表面。參照圖4，在后電極200上順序地形成光吸收層310和緩沖層320。
光吸收層310可以通過濺射過程或蒸發(fā)方法形成。例如，光吸收層310可以通過各種方法形成，諸如通過同時或單獨(dú)蒸發(fā)Cu、In、Ga和Se形成基于Cu (In, Ga) Se2 (CIGS)的光吸收層310的方法，以及在已經(jīng)形成金屬前驅(qū)膜之后執(zhí)行硒化過程的方法。關(guān)于形成金屬前驅(qū)層之后的硒化過程的細(xì)節(jié)，通過利用Cu靶、In靶或Ga靶的濺射過程在后接觸電極200上形成金屬前驅(qū)層。之后，金屬前驅(qū)層經(jīng)歷硒化過程，從而形成基于Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)的光吸收層310。此外，可以同時執(zhí)行利用Cu靶、In靶和Ga靶的濺射過程和硒化過程。此外，可以通過僅利用Cu靶和In靶或僅利用Cu靶和Ga靶的濺射過程以及硒化過程形成CIS或CIG光吸收層310。之后，在通過濺射過程或CBD (化學(xué)浴沉積)方法在光吸收層310上沉積硫化鎘之后，可以形成緩沖層320。之后，通過去除光吸收層310和緩沖層320的一些部分可以形成第二通孔TH2?？梢酝ㄟ^諸如尖頭工具的機(jī)械裝置或激光裝置形成第二通孔TH2。例如，可以利用寬度為約40 ii m至約180 U m的尖頭工具圖案化光吸收層310和緩沖層320。此外,可以通過波長為約200nm至約600nm的激光形成第二通孔TH2。在此情形中，第二通孔TH2的寬度可以在約IOOiim至約200 iim的范圍內(nèi)。第二通孔TH2露出后電極層200的上表面的一部分。參照圖5，通過濺射過程在緩沖層320上和第二通孔TH2內(nèi)沉積氧化鋅，由此形成高阻緩沖層330。參照圖6，通過激光或機(jī)械劃線過程去除高阻緩沖層330的一部分，由此形成開口區(qū)域0R。開口區(qū)域OR與第二通孔TH2部分重疊。換言之，開口區(qū)域OR偏離第二通孔TH2。詳細(xì)地，開口區(qū)域OR的中心偏離第二通孔TH2的中心。因此，在光吸收部311、312…的側(cè)面上形成阻擋層333，并且可以在后電極層200上形成虛設(shè)部334。在形成開口區(qū)域OR的過程中，難以精確地調(diào)節(jié)劃線圖案或激光圖案的位置，從而僅保留阻擋層333。因此，由于高阻緩沖層330被圖案化，從而剩余少量邊緣部分，形成虛設(shè)部334。因此，如果通過劃線過程很準(zhǔn)確地圖案化高阻緩沖層330，從而僅保留阻擋層333，則可以省略虛設(shè)部334。
參照圖7，在高阻緩沖層330上形成窗口層400。在此情形中，構(gòu)成窗口層400的材料填充在第二通孔TH2中。為了形成窗口層400，在高阻緩沖層330上層疊透明導(dǎo)電材料。透明導(dǎo)電材料充分地填充在第二通孔TH2中。透明導(dǎo)電材料可以是摻雜Al的氧化鋅。因此，在第二通孔TH2中形成從窗口層400延伸以與后電極層200直接接觸的連接部500。之后，通過去除窗口層400的一部分形成第三通孔TH3。換言之，圖案化窗口層400，從而限定窗口 410、420…和電池C1、C2…。
第三通孔TH3的寬度可以在約80 ii m至約200 U m的范圍內(nèi)。如上所述，形成阻擋層333，由此提供具有高效率的太陽能電池設(shè)備。本說明書中涉及的“一個實施例”、“實施例”、“示例性實施例”等，表示結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。在說明書中不同位置的這些詞語的出現(xiàn)不必要都指代同一實施例。此外，當(dāng)結(jié)合任意實施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為結(jié)合其它實施例實現(xiàn)這些特征、結(jié)構(gòu)或特性在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍內(nèi)。盡管已參照本發(fā)明的若干示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以推導(dǎo)出的許多其它改進(jìn)和實施例都將落在本公開的原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本公開、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以對所討論的組合排列的組成部件和/或排列方式進(jìn)行各種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或排列方式進(jìn)行變型和改進(jìn)之外，替換使用對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是顯而易見的。工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)實施例的太陽能電池設(shè)備及其制造方法可應(yīng)用于太陽能發(fā)電領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池設(shè)備，包括 支撐襯底； 在所述支撐襯底上的第一后電極； 在所述第一后電極上的光吸收部； 在所述光吸收部上的高阻緩沖部；以及 從所述高阻緩沖部延伸并且被設(shè)置在所述光吸收部的側(cè)面上的阻擋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池設(shè)備，進(jìn)一步包括 在所述第一后電極旁邊的第二后電極； 在所述高阻緩沖部上的窗口 ；以及 從所述窗口延伸并且與所述第二后電極連接的連接部， 其中，所述阻擋層插置在所述光吸收部和所述連接部之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述太陽能電池設(shè)備，其中，所述阻擋層的電阻大于所述連接部的電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述太陽能電池設(shè)備，其中，所述阻擋層的電阻是所述連接部的電阻的約IO5倍至IO7倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述太陽能電池設(shè)備，進(jìn)一步包括從所述阻擋層沿所述第二后電極的上表面延伸的虛設(shè)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述太陽能電池設(shè)備，其中，所述高阻緩沖部、所述阻擋層和所述虛設(shè)部彼此一體形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述太陽能電池設(shè)備，其中，所述高阻緩沖部、所述阻擋層和所述虛設(shè)部包含氧化鋅。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池設(shè)備，進(jìn)一步包括插置在所述光吸收部和所述高阻緩沖部之間的緩沖部， 其中，所述阻擋層覆蓋所述緩沖部的側(cè)面和所述光吸收層的側(cè)面。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述太陽能電池設(shè)備，其中，所述阻擋層的厚度在約20nm至約IOOnm的范圍內(nèi)。
10.一種太陽能電池設(shè)備，包括 支撐襯底； 在所述支撐襯底上的后電極層； 光吸收層，設(shè)置在所述后電極層上，并且所述光吸收層中設(shè)置有通孔； 高阻緩沖層，設(shè)置在所述光吸收層上并且設(shè)置在所述通孔的內(nèi)部側(cè)面上；以及 窗口層，設(shè)置在所述高阻緩沖層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述高阻緩沖層具有露出所述通孔的下表面的開口區(qū)域。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述開口區(qū)域具有比所述通孔的覽度小的覽度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述開口區(qū)域的整個部分與所述通孔重疊。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池設(shè)備，其中，所述高阻緩沖層包括在所述光吸收層上的高阻緩沖部； 在所述通孔的所述內(nèi)部側(cè)面上的阻擋層；以及 在所述通孔的下表面上的虛設(shè)部。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的太陽能電池設(shè)備，進(jìn)一步包括連接部，該連接部從所述窗口層延伸，與所述后電極層連接，并且設(shè)置在所述通孔中， 其中，所述阻擋層與所述連接部直接連接。
16.一種制造太陽能電池設(shè)備的方法，所述方法包括 在支撐襯底上形成后電極層； 在所述后電極層上形成光吸收層； 在所述光吸收層中形成通孔； 在所述光吸收層上和所述通孔的內(nèi)部側(cè)面上形成高阻緩沖層；以及在所述高阻緩沖層中形成開口區(qū)域，該開口區(qū)域與所述通孔部分重疊并且露出所述后電極層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在形成所述通孔的步驟中，通過利用機(jī)械裝置或激光來圖案化所述光吸收層，從而露出所述后電極層的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在形成所述開口區(qū)域的步驟中，通過利用機(jī)械裝置或激光來圖案化所述高阻緩沖層，從而露出所述后電極層的一部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述開口區(qū)域的寬度小于所述通孔的寬度。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述開口區(qū)域的中心偏離所述通孔的中心。
全文摘要
公開一種太陽能光伏設(shè)備及其制造方法。所述太陽能光伏設(shè)備包括支撐襯底；安置在所述支撐襯底上的第一后電極；安置在所述第一后電極上的光吸收部；安置在所述光吸收部上的高阻緩沖部；以及從所述高阻緩沖部延伸并且被安置在所述光吸收部的側(cè)面上的阻擋膜。
文檔編號H01L31/042GK102714243SQ201180005586
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月6日
發(fā)明者樸姬宣, 李東根, 池奭宰 申請人:Lg伊諾特有限公司