太陽能電池接觸件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏太陽能電池和模塊及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及具有改進(jìn)的器件性能的太陽能電池子結(jié)構(gòu)(諸如包括背面接觸件的結(jié)構(gòu))。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是通過光伏(PV)效應(yīng)由太陽光直接產(chǎn)生電流的電子器件。太陽能電池包括位于正面接觸層和背面接觸層之間的吸收層。吸收層吸收用于轉(zhuǎn)化為電流的光線。正面接觸層和背面接觸層幫助進(jìn)行光捕獲及光電流提取，并且將電接觸件提供至太陽能電池。背面接觸層在與光照位置相對的一側(cè)上接觸吸收層。多個(gè)太陽能電池通過相應(yīng)的互連結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接以形成太陽能電池模塊。可以連接多個(gè)模塊以形成陣列。
[0003]由于對清潔能源需求的增長，近年來，太陽能電池的制造快速地發(fā)展并持續(xù)地發(fā)展。存在各種類型的太陽能電池子結(jié)構(gòu)，并且其不斷發(fā)展以試圖改進(jìn)太陽能電池、模塊和系統(tǒng)的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種太陽能電池，包括:背面接觸件，包括背面電極層和至少一個(gè)石墨烯層；吸收件，位于所述背面接觸件上方；以及正面接觸件，位于所述吸收件上方。
[0005]其中，所述石墨烯層位于所述背面電極層上方。
[0006]其中，所述石墨烯層位于所述背面電極層下方。
[0007]其中，所述石墨烯層的電阻率介于約10_6Ω.cm至約10_4Ω.cm的范圍內(nèi)。
[0008]其中，所述石墨烯層的厚度介于Inm至10nm的范圍內(nèi)。
[0009]其中，所述背面電極層包括金屬。
[0010]其中，所述背面電極層的電阻率介于約10_4Ω.cm至約10_2Ω.cm的范圍內(nèi)。
[0011]其中，所述背面電極層包括分布式布拉格反射器(DBR)。
[0012]其中，所述背面電極層包括多個(gè)堆疊的分布式布拉格反射器(DBR)層。
[0013]其中，所述多個(gè)堆疊的DBR層包括介于2層至10層的范圍內(nèi)的偶數(shù)個(gè)層。
[0014]其中，所述多個(gè)堆疊的DBR層具有80%以上的光反射。
[0015]此外，還提供了一種用于制造太陽能電池的方法，包括:通過在襯底上方沉積背面電極層和石墨烯層而在所述襯底上形成背面接觸件；在所述背面接觸件上方形成吸收件；以及在所述吸收件上方形成正面接觸件。
[0016]其中，所述背面電極層包括電阻率比Mo高的金屬。
[0017]其中，按照如下順序?qū)嵤┧龀练e的步驟:(a)沉積所述背面電極層；以及(b)在所述背面電極層上方沉積所述石墨烯層。
[0018]其中，按照如下順序?qū)嵤┧龀练e的步驟:(a)沉積所述石墨烯層；以及(b)在所述石墨烯層上方沉積所述背面電極層。
[0019]其中，沉積所述背面電極層的步驟包括:在所述襯底上方沉積多個(gè)分布式布拉格反射器(DBR)層。
[0020]其中，沉積所述DBR層的步驟包括:(a)在所述襯底上方沉積第一 DBR材料；以及(b)在所述第一 DBR材料上方沉積第二 DBR材料。
[0021]其中，重復(fù)所述沉積的步驟(a)和(b)至少一次。
[0022]此外，還提供了一種用于制造太陽能電池的方法，包括:提供襯底；通過在所述襯底上方沉積背面電極層和石墨烯層而在所述襯底上方形成背面接觸件；在所述背面接觸件上方形成吸收件；在所述吸收件上方形成緩沖層；以及在所述緩沖層上方形成正面接觸件。
[0023]其中，所述石墨烯層與所述背面電極層的上表面或下表面直接接觸；并且所述石墨烯層的電阻率比所述背面電極層的電阻率低。
【附圖說明】
[0024]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)以下的詳細(xì)說明可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，根據(jù)常規(guī)實(shí)踐，附圖的各個(gè)部件不必按比例繪制。相反，為了清楚起見，各個(gè)部件的尺寸可以被任意地增大或減小。在整個(gè)說明書和附圖中，相似的參考標(biāo)號代表相似的部件。
[0025]圖1是根據(jù)本文描述的太陽能電池的截面圖。
[0026]圖2是根據(jù)本文描述的用于太陽能電池的背面接觸件和吸收件的示例性截面圖。
[0027]圖3是根據(jù)本文描述的用于太陽能電池的背面接觸件和吸收件的示例性截面圖。
[0028]圖4是根據(jù)本文描述的用于太陽能電池的背面接觸件和吸收件的示例性截面圖。
[0029]圖4A是圖4的示例性背面接觸件和吸收件的示例性截面圖。
[0030]圖5是根據(jù)本文描述的用于太陽能電池的背面接觸件和吸收件的示例性截面圖。
[0031]圖6是根據(jù)本文描述的制造太陽能電池的方法的流程圖。
[0032]圖7是根據(jù)本文描述的制造太陽能電池的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]在說明書中，相對位置關(guān)系術(shù)語諸如“低于”、“高于”、“在…上方”、“在…下方”、“向上”、“向下”、“頂部”和“底部”及其派生詞(例如，“向下地”、“向上地”等)應(yīng)被解釋為是指如隨后所述的或者如論述中附圖所示的方位。這些相對位置關(guān)系術(shù)語是為了便于描述，并不要求在具體方位上構(gòu)造或操作器件。除非另有明確描述，否則關(guān)于附接、連接等的術(shù)語(諸如“連接”和“互連”)是指其中結(jié)構(gòu)直接或通過中介結(jié)構(gòu)間接地固定或附接至另一個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)系，以及兩者都是可移動或剛性的附接或關(guān)系。
[0034]本發(fā)明提供了改進(jìn)的光伏太陽能電池器件和用于制造該器件和子結(jié)構(gòu)的方法。串聯(lián)電阻(Rs)和短路電流密度(Jsc)是用于改進(jìn)功率的主要因素，并且本發(fā)明提供了具有改進(jìn)的Jsc和較低的Rs的薄膜太陽能電池，從而增強(qiáng)模塊效率。盡管下文描述了薄膜太陽能電池的特定實(shí)例，但是本文所描述的結(jié)構(gòu)和方法也可以應(yīng)用于各種薄膜太陽能電池中，包括黃銅礦基太陽能電池(諸如 Cu(In，Ga)Se2 (CIGS)、CuInSe2, CuGaSe2, Cu (In, Ga) (Se, S)2 等)、非晶硅薄膜、具有Pn結(jié)的碲化鎘(CdTe )、p-1-η結(jié)構(gòu)、MIS結(jié)構(gòu)、多結(jié)等。
[0035]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池器件10。太陽能電池10包括背面接觸件20、位于背面接觸件20上方的吸收件30、以及位于吸收件30上方的正面接觸件50。在一些實(shí)施例中，太陽能電池10包括襯底15、位于襯底15上方的背面接觸件20、位于背面接觸件20上方的吸收件30、位于吸收件30上方的緩沖層40、以及位于緩沖層40上方的正面接觸件50。
[0036]在一些實(shí)施例中，襯底15可以包括玻璃(例如，鈉鈣玻璃或無鈉(高應(yīng)變點(diǎn))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)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN))或其他合適的襯底材料。
[0037]在一些實(shí)施例中，背面接觸件20為集成的背面接觸件20，其包括與石墨烯層25集成的背面電極層21。石墨烯為碳的同素異形體，且碳原子以六邊形圖案排列。石墨烯層25包括石墨烯或包括石墨烯的化合物(例如，氧化石墨烯)。在一些實(shí)施例中，石墨烯層的厚度介于約Inm至10nm的范圍內(nèi)。如本文中所使用的，就厚度而言的術(shù)語“約”包括與標(biāo)稱值相比具有較小的偏差。例如，偏差為正負(fù)lnm、或正負(fù)2nm、或正負(fù)5nm。在一些實(shí)施例中，石墨烯層25可以具有較低的Rs。例如,石墨烯層25可以具有介于約10_6Ω ^cm至約1(Γ4Ω.αιι的電阻率,或石墨烯層25可以具有介于約1(Γ6Ω.cm至約1(Γ5Ω.cm的電阻率。
[0038]如本文所使用的，就石墨烯層25而言的術(shù)語“集成的”表示鄰近或連接至背面電極層21以形成背面接觸件20。圖2至圖5示出了在太陽能電池10中石墨烯層25和背面電極層21的各種配置。為了簡潔和便于描述，圖2至圖5中