太陽能電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實施方案涉及一種太陽能電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]用于太陽光發(fā)電的太陽能電池的制造方法如下。首先，在制備基板之后，在基板上形成背電極層，并通過激光圖案化該背電極層來形成復(fù)數(shù)個背電極。
[0003]其后，在背電極上相繼形成光吸收層、緩沖層和高電阻緩沖層。已廣泛采用了如下方案來光吸收層:通過同時或分別蒸鍍銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)和砸(Se)形成Cu (In，Ga)Se2(CIGS)基光吸收層的方案，以及在已形成金屬前體層之后實施砸化工藝的方案。光吸收層的能帶隙在約IeV至1.8eV的范圍內(nèi)。
[0004]然后，通過濺射工藝在光吸收層上形成包括硫化鎘(CdS)的緩沖層。緩沖層的能帶隙可以在約2.2eV至2.4eV的范圍內(nèi)。之后，通過濺射工藝在緩沖層上形成包括氧化鋅(ZnO)的高電阻緩沖層。所述的高電阻緩沖層的能帶隙在約3.1eV至約3.3eV的范圍內(nèi)。
[0005]其后，可在光吸收層、緩沖層和高電阻緩沖層中形成孔圖案。
[0006]然后，在高電阻緩沖層上層合透明導(dǎo)電材料，利用該透明導(dǎo)電材料填充孔圖案。因此，在高電阻緩沖層上形成透明電極層，并且在孔圖案內(nèi)部形成連接線。構(gòu)成透明電極層和連接線的材料可包括鋁摻雜的氧化鋅(AZO)。透明電極層的能帶隙在約3.1eV至3.3eV的范圍內(nèi)。
[0007]然后，在透明電極層中形成孔圖案，使得可以形成多個太陽能電池。透明電極與高電阻緩沖層分別對應(yīng)于電池。透明電極和高電阻緩沖層可以以帶或陣列的形式設(shè)置。
[0008]透明電極與背電極彼此不對準(zhǔn)(misaligned)并通過連接線彼此電連接。因此，太陽能電池能夠串聯(lián)地彼此電連接。
[0009]如上所述，為將太陽光轉(zhuǎn)換成電能，已制造和使用了各種太陽能電池設(shè)備。這些太陽能電池設(shè)備中之一公開在韓國未審查專利公開第10-2008-0088744號中。
[0010]同時，根據(jù)相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)采用硫化鎘(CdS)時，會發(fā)生與鎘(Cd)相關(guān)的問題。因此，為了形成不含Cd的緩沖層，可使用硫化鋅(ZnS)作為緩沖層。當(dāng)采用ZnS時，前電極層直接沉積在ZnS緩沖層上，而不在ZnS緩沖層上形成高電阻緩沖層。
[0011]但是，由于ZnS緩沖層的電阻高于CdS緩沖層的電阻，因此限制了 ZnS緩沖層的厚度。因此，當(dāng)前電極沉積在ZnS緩沖層上時，會導(dǎo)致對緩沖層和/或光吸收層的上部的損壞。
[0012]因此，提出了對制造緩沖層的需求，該緩沖層能夠解決當(dāng)使用ZnS緩沖層時的上述問題，以及提出了包括該緩沖層的太陽能電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]技術(shù)問題
[0014]本發(fā)明實施方案提供一種能夠提高光電轉(zhuǎn)換效率的太陽能電池及其制造方法。
[0015]問題的解決方案
[0016]根據(jù)本發(fā)明實施方案，提供一種太陽能電池，其包括基板，在基板上的背電極層，在背電極層上的光吸收層，在光吸收層上的緩沖層，以及在緩沖層上的前電極層。所述緩沖層包括硫化鋅(ZnS)、氧化鋅(ZnO)和氫氧化鋅(Zn(OH)2)中的至少一種。
[0017]根據(jù)本發(fā)明實施方案，提供一種制造太陽能電池的方法。該方法包括在基板上形成背電極層，在背電極層形成光吸收層，在光吸收層上形成第一緩沖層；以及在第一緩沖層上形成第二緩沖層。第一緩沖層或第二緩沖層包括硫化鋅(ZnS)、氧化鋅(ZnO)和氫氧化鋅(Zn (OH) 2)中的至少一種。
[0018]發(fā)明的有益效果
[0019]如上所述，在根據(jù)本發(fā)明實施方案的太陽能電池及其制造方法中，可通過一道工藝形成多個緩沖層。換言之，通過在沉積過程中調(diào)節(jié)溶液中包含的氨水的濃度，可以形成包含ZnS的第一緩沖層和包含ZnO的第二緩沖層。
[0020]根據(jù)相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)，在包含ZnS的緩沖層的情況下，由于高電阻導(dǎo)致的厚度限制，在沉積緩沖層之后的后續(xù)工藝中會導(dǎo)致緩沖層和/或光吸收層的損壞。
[0021]然而，在根據(jù)本發(fā)明實施方案制造太陽能電池的方法中，通過調(diào)節(jié)沉積工藝中緩沖溶液的濃度，在沉積第一緩沖層的同時，將第二緩沖層沉積在第一緩沖層上。
[0022]因此，即使包含ZnS的第一緩沖層厚度小，由于第二緩沖層形成在第一緩沖層上以彌補(bǔ)第一緩沖層的薄的厚度，可減少在實施緩沖層激光工藝之后在后續(xù)工藝中導(dǎo)致的對緩沖層和/或光吸收層的損壞，使得太陽能電池的整體效率能夠得以提高。
[0023]此外，由于可通過一道工藝同時形成至少兩個緩沖層，可降低工藝成本，并可提高工藝效率。
【附圖說明】
[0024]圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方案的太陽能電池的平面圖。
[0025]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方案的太陽能電池的截面圖。
[0026]圖3到圖10是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方案的制造太陽能電池的方法的截面圖。
【具體實施方式】
[0027]在以下對本發(fā)明實施方案的描述中，應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被稱為在另一基板、層(膜)、區(qū)域、焊盤或圖案“上”或“下”時，其可以“直接地”或“間接地”在其它基板、層(膜)、區(qū)域、焊盤或圖案上，或者也可以存在一個或更多個中間層。將參照附圖來描述各個層的這樣的位置。
[0028]為了描述清楚和方便，可調(diào)整附圖中各個層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)的厚度和尺寸。此外，層(膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)的尺寸并不完全反映實際尺寸。
[0029]以下，將參照附圖具體描述本發(fā)明實施方案。
[0030]以下將參照圖1至圖10說明根據(jù)本發(fā)明實施方案的太陽能電池。圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方案的太陽能電池的平面圖，圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施方案的太陽能電池的截面圖。圖3至圖10是示出了制造根據(jù)本發(fā)明實施方案的太陽能電池的方法的截面圖。
[0031]參照圖1至圖10，根據(jù)本發(fā)明實施方案的太陽能電池包括支承基板100、背電極層200、光吸收層300、緩沖層400和前電極層500。
[0032]支承基板100具有板形并支承背電極層200、光吸收層300、緩沖層400和前電極層 500。
[0033]支承基板100可以包括絕緣體。支承基板100可以包括玻璃基板、塑料基板或金屬基板。更具體地，支承基板100可以包括鈉鈣玻璃基板。可替代地，支承基板100可包括不銹鋼、具有柔性性能的聚合物、或包含氧化鋁的陶瓷基板。支承基板100可以是透明的。支承基板100可以是剛性或柔性的。
[0034]背電極層200設(shè)置在支承基板100上。背電極層200為導(dǎo)電層，背電極層200可以包括鉬(Mo)、金(Au)、鋁(Al)、絡(luò)(Cr)、鎢(W)、和銅(Cu)中的一種。在其中，特別地，與其他元素相比，Mo與支承基板100之間的熱膨脹系數(shù)之差更小，使得Mo表現(xiàn)出優(yōu)越的粘附性能，因此防止了上述脫層現(xiàn)象。
[0035]此外，背電極層200可包括至少兩層。在這種情況下，這些層可包括相同的金屬或不同的金屬。
[0036]在背電極層200中形成有第一通孔TH1。通孔THl是露出支承基板100的頂表面的開口區(qū)域。當(dāng)在平面圖中觀察時，通孔THl可具有在第一方向上延伸的形狀。
[0037]第一通孔THl中的每一個均可具有在約80 μ m至約200 μ m范圍內(nèi)的寬度。
[0038]因此，背電極層200由第一通孔THl分割成復(fù)數(shù)個背電極。換言之，背電極通過第一通孔THl限定。
[0039]背電極通過第一通孔THl彼此間隔開。背電極布置成帶的形狀。
[0040]可替代地，背電極可布置成陣列的形狀。在這種情況下，當(dāng)在平面圖中觀察時，第一通孔THl可被設(shè)置成格子的形狀。
[0041]光吸收層300設(shè)置在背電極層200上。此外，構(gòu)成光吸收層300的材料填充進(jìn)第一通孔THl中。
[0042]光吸收層300可以包括第1-1I1-VI族化合物。例如，光吸收層300可具有Cu (In, Ga) Se2 (CIGS)晶體結(jié)構(gòu)、Cu (In) Se2晶體結(jié)構(gòu)或Cu (Ga) Se 2晶體結(jié)構(gòu)。
[0043]光吸收層300可以具有在IeV至1.8eV的范圍內(nèi)的能帶隙。
[0044]緩沖層400設(shè)置在光吸收層300上。緩沖層400可以包括硫化鋅(ZnS)、氧化鋅(ZnO)和/或氫氧化鋅(Zn (OH) 2)。換言之，緩沖層400可以包括ZnS、ZnO或Zn (OH) 2，或者可以包括ZnS、ZnO和Zn (OH) 2中的至少一種。
[0045]此外，緩沖層400包括第一緩沖層410和第二緩沖層420。具體地，第一緩沖層410設(shè)置在光吸收層300上，第二緩沖層420設(shè)置在第一緩沖層410上。第一緩沖層410和第二緩沖層420中的每一個均可以包括ZnS、ZnO和/或Zn (OH) 2。
[0046]此外，硫(S)的濃度從背電極層