具有背面反射体的光伏器件制造技术

本发明专利技术提供了具有背面反射体的光伏器件，公开了通过在背面电极层和吸收层之间提供背面反射体而提高薄膜太阳能电池的效率的器件和方法。背面反射体将太阳光光子重新反射回吸收层以产生额外的电能。该器件是光伏器件，其包括衬底、背面电极层、背面反射体、吸收层、缓冲层和正面接触层。背面反射体形成为多条平行线。

【技术实现步骤摘要】
具有背面反射体的光伏器件本申请要求是于2013年11月18日提交的申请号为201310578361.X的名称为“具有背面反射体的光伏器件”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术总的来说涉及光伏器件，更具体地，涉及用于提高薄膜太阳能电池的性能的背面反射体。
技术介绍
薄膜太阳能电池，也被称为薄膜光伏电池，其用于将光能直接转换成电能。薄膜太阳能电池的制造包括依次在衬底之上沉积一个或多个薄膜层的步骤。典型的薄膜太阳能电池包括正面接触层、缓冲层、吸收层、背面电极层和衬底。正面接触层，也叫做顶部接触层或窗口层，其通常是具有抗反射涂层的n型透明导电氧化物层。缓冲层通常是n型层，而吸收层通常是p型层。吸收层可以是“基于CIGS”的吸收层，其中，“CIGS”一般是指铜铟镓硒或Cu(In,Ga)Se2。背面电极层通常为金属且通常包括钼(Mo)。衬底通常由玻璃、塑料或金属箔制成。在具有金属箔衬底的薄膜太阳能电池中，背面电极层可以省去，因为衬底起着背面电极层的作用。当来自太阳光的光子经过薄膜太阳能电池时，在光敏吸收层中产生电子空穴对。由于在缓冲层-吸收层结内的内建电场，使得它们可以分开。由此产生的空穴和电子分别由背面电极和顶部接触层收集，从而产生光电流。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种光伏器件，包括：衬底；背面电极层，形成在衬底之上；背面反射体，形成在背面电极层之上；吸收层，形成在背面电极层和背面反射体之上；缓冲层，形成在吸收层之上；以及正面接触层，形成在缓冲层之上。优选地，背面反射体形成为多条平行线。优选地，背面反射体形成为网格结构。优选地，背面反射体由具有1.2和3.0之间的折射率的第一反射体材料形成。优选地，背面反射体由至少一层第一反射体材料和至少一层第二反射体材料形成，第二反射体材料形成为与背面电极层接触，且第一反射体材料形成在第二反射体材料之上。优选地，第一反射体材料的折射率大于第二反射体材料的折射率。优选地，第一反射体材料的折射率介于1.5和4.5之间，而第二反射体材料的折射率介于1.2和2.5之间。优选地，形成背面反射体的至少一层第一反射体材料和至少一层第二反射体材料的每一层的深度介于30nm和300nm之间。优选地，背面反射体对于背面电极层的表面积的覆盖率介于20％和90％之间。优选地，使用掩模通过溅射形成背面反射体。根据本专利技术的另一方面，提供了一种形成光伏器件的方法，包括：在衬底之上形成背面电极层；在背面电极层之上形成包括多条平行线的背面反射体；在背面电极层和背面反射体之上形成吸收层；在吸收层之上形成缓冲层；以及在缓冲层之上形成正面接触层。优选地，背面反射体形成为网格结构。优选地，背面反射体由具有1.2和3.0之间的折射率的第一反射体材料形成。优选地，背面反射体由至少一层第一反射体材料和至少一层第二反射体材料形成，第二反射体材料形成为与背面电极层接触，且第一反射体材料形成在第二反射体材料之上。优选地，第一反射体材料的折射率大于第二反射体材料的折射率。优选地，第一反射体材料的折射率介于1.5和4.5之间，而第二反射体材料的折射率介于1.2和2.5之间。优选地，形成背面反射体的至少一层第一反射体材料和至少一层第二反射体材料的每一层的深度介于大约30nm和300nm之间。优选地，背面反射体对于背面电极层的表面积的覆盖率介于20％和90％之间。优选地，使用掩模通过溅射形成背面反射体。根据本专利技术的又一方面，提供了一种光伏器件，包括：衬底，包括玻璃、塑料或金属箔；背面电极层，位于衬底之上；背面反射体，位于背面电极层之上且覆盖背面电极层的表面积的20％到90％，背面反射体由至少一层第一反射体材料和至少一层第二反射体材料形成，第二反射体材料形成为与背面电极层接触，且第一反射体材料形成在第二反射体材料之上，其中，第一反射体材料的折射率大于第二反射体材料的折射率；吸收层，位于背面电极层和背面反射体之上；缓冲层，位于吸收层之上；以及正面接触层，形成在缓冲层之上。附图说明当结合附图阅读下面详细的说明书时，可最佳理解本专利技术。应该强调，根据普遍实践，各个部件没有必要按比例绘制。与此相反，为了清楚起见，各个部件的尺寸可任意扩大或减小。贯穿说明书和附图，相同的数字表示相同的部件。图1是根据本专利技术的一些实施例的具有背面反射体的薄膜太阳能电池的简化框图。图2是根据本专利技术的一些实施例的具有背面反射体的薄膜太阳能电池的简化框图。图3是根据本专利技术的一些实施例的包括背面反射体的多条线的俯视图。图4A是根据本专利技术的一些实施例的背面反射体的单条线的截面图的简化框图。图4B是根据本专利技术的一些实施例的形成在背面电极层与吸收层之间的背面反射体的截面图的简化框图。图5是根据一些实施例的方法的流程图。图6是比较具有和不具有背面反射体的钼背面电极层的光反射系数的初步实验数据的曲线图。具体实施方式本示例性实施例的说明书旨在结合附图进行阅读，附图被认为是整个书面说明书的一部分。在说明书中，诸如“下部”、“上部”、“水平的”、“垂直的”、“在…之上”、“在…之下”、“向上”、“向下”、“顶部”和“底部”以及它们的派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)的相关术语应该解释为是指讨论的附图中所描述或所示的方位。这些相关术语是为了方便说明，而不要求装置以特定的方位进行构造或操作。除非另有明确描述，诸如“连接”和“互连”的关于连接、耦合等的术语，是指结构间直接或通过介入结构间接地彼此固定或连接的关系以及两个都是可移动的或刚性的连接或关系。当进入薄膜太阳能电池的光子的能量大于光吸收层的能带隙时，很多光子被电池吸收。然而，进入薄膜太阳能电池的光子的不可忽视的部分未被电池吸收而到达背面电极层。这些光子反射回吸收层，潜在地创造更多的电能或为背面电极层所吸收。由钼(Mo)制作的背面电极层反射光子的能力较差。在基于CIGS的吸收层的形成期间引入硒原子使得在背面电极层的表面上产生硒化钼(MoSe2)，其进一步减小了背面电极层反射光子的能力。本专利技术提供了背面反射体，其配置在背面电极层和吸收层之间以提高薄膜太阳能电池中的光子反射。本专利技术公开了一种提高薄膜太阳能电池中的光子反射的方法，该方法包括在衬底上依次沉积包括背面反射体层的薄膜层以形成薄膜太阳能电池。提高背面电极层的反射率引起更多的光子反射回吸收层并转换为电能。因此，提高背面电极层的反射率提高了薄膜太阳能电池的效率。图1是根据本专利技术的一些实施例的薄膜太阳能电池100的截面图的简化框图。正面接触层101，也叫做顶部接触层或窗口层，其通常是具有抗反射涂层的n型透明导电氧化物(TCO)以防止太阳光光子从薄膜太阳能电池100的表面反射出来。正面接触层101可包括单层或多层。用于正面接触层101的合适材料的实例包括但不限于诸如氧化铟锡(ITO)、氟掺杂氧化锡(FTO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、镓掺杂ZnO(GZO)、铝和镓共掺杂ZnO(AGZO)、硼掺杂ZnO(BZO)和它们的任何组合的透明导电氧化物。用于正面接触层101的合适材料也可以是包括透明导电氧化物(TCO)的至少一种和另一种导电材料的复合材料，另一种导电材料不显著降低正面接触层101的电导率或光学透明性。正面接触层101的厚度大约是纳米级或微米级，例如，在一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏器件，包括：衬底；背面电极层，形成在所述衬底之上；背面反射体，形成在所述背面电极层之上且覆盖所述背面电极层的表面积的20％到90％，所述背面反射体由至少一层第一反射体材料和至少一层第二反射体材料形成，所述第二反射体材料形成为与所述背面电极层接触，且所述第一反射体材料形成在所述第二反射体材料之上，其中，所述背面反射体形成为网格结构，其中，形成所述背面反射体的至少一层所述第一反射体材料和至少一层所述第二反射体材料的每一层的深度介于30nm和300nm之间；吸收层，形成在所述背面电极层和所述背面反射体之上，所述吸收层产生完全耗尽的电池；缓冲层，形成在所述吸收层之上；以及正面接触层，形成在所述缓冲层之上。

【技术特征摘要】
2013.08.29 US 14/013,0991.一种光伏器件，包括：衬底；背面电极层，形成在所述衬底之上；背面反射体，形成在所述背面电极层之上且覆盖所述背面电极层的表面积的20％到90％，所述背面反射体由至少一层第一反射体材料和至少一层第二反射体材料形成，所述第二反射体材料形成为与所述背面电极层接触，且所述第一反射体材料形成在所述第二反射体材料之上，其中，所述背面反射体形成为网格结构，其中，形成所述背面反射体的至少一层所述第一反射体材料和至少一层所述第二反射体材料的每一层的深度介于30nm和300nm之间；吸收层，形成在所述背面电极层和所述背面反射体之上，所述吸收层产生完全耗尽的电池；缓冲层，形成在所述吸收层之上；以及正面接触层，形成在所述缓冲层之上。2.根据权利要求1所述的光伏器件，其中，所述背面反射体由具有1.2和3.0之间的折射率的第一反射体材料形成。3.根据权利要求1所述的光伏器件，其中，所述第一反射体材料的折射率大于所述第二反射体材料的折射率。4.根据权利要求3所述的光伏器件，其中，所述第一反射体材料的折射率介于1.5和4.5之间，而所述第二反射体材料的折射率介于1.2和2.5之间。5.根据权利要求1所述的光伏器件，其中，使用掩模通过溅射形成所述背面反射体。6.一种形成光伏器件的方法，包括：在衬底之上形成背面电极层；在所述背面电极层之上形成背面反射体，所述背面反射体对于所述背面电极层的表面积的覆盖率介于20％和90％之间，所述背面反射体由至少一层第一反射体材料和至少一层第二反射体材料形成，所述第二反射体材料形成为与所述背面电极层接触，且所述第一反射体材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴志力，许丽，严文材，吴忠宪，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71