太阳能电池抗反射涂层和形成其的湿化学方法技术

本发明专利技术提供了使用湿化学工艺在太阳能电池上形成抗反射层的方法和具有由ZnO基纳米棒所形成的抗反射层的太阳能电池。在没有任何催化剂的化学溶液中生成自组装ZnO纳米棒。纳米棒形成为具有诸如六边形、方形、圆形的不同的截面形状。通过控制用于形成纳米棒的溶液的摩尔浓度控制纳米棒的直径和长度，来调整由纳米棒所形成的ARC层的折射率。建立折射率和溶液摩尔浓度之间的相关性且制备具有期望的摩尔浓度的溶液。纳米棒由HMT（[CH2]6NH4）和诸如Zn(NO3)2的游离的Zn2+/OH-化学物质形成。

【技术实现步骤摘要】
太阳能电池抗反射涂层和形成其的湿化学方法
一般地，本专利技术涉及太阳能电池及其形成方法。更具体地，本专利技术涉及使用湿化学工艺形成的用于太阳能电池的抗反射涂层，其中，湿化学工艺形成结合的纳米棒以形成抗反射涂层（“ARC”）。
技术介绍
太阳能电池是通过太阳光直接产生电流的光伏组件。由于对清洁能源的不断增长的需求，近年来太阳能电池的制造急剧扩张且不断扩大。存在各种类型的太阳能电池且不断地进行开发。太阳能电池包括吸收可转换为电流的太阳光的吸收层。因此，吸收层的质量和性能非常重要。进一步地，实际到达吸收层的可用太阳光的量是至关重要的。自然期望避免远离太阳能电池表面反射太阳光，因为反射的太阳光不能到达吸收层且不转换为电能。太阳能电池通常包括形成在吸收层上方的一个或多个层或材料。在许多实例中，TCO（透明导电氧化物）形成在吸收层的上方且附加的阻挡层或缓冲层也介于吸收层和TCO层之间。通常由保护太阳能电池不受元件影响的防护玻璃材料覆盖TCO层。为了使远离形成在吸收层上方的任何层或吸收层本身的太阳光的反射最小化，将抗反射涂层（ARC）用作太阳能电池上方的涂层。商业化的抗反射涂层包括通过旋涂和真空溅射沉积法所形成的涂层。这些商业化的技术需要高成本的材料和设备且通常形成有不可调节的折射率。这通常是有问题的并且尤其当期望提供吸收期望波长的辐射的具有期望的折射率的ARC时，存在问题。本专利技术克服了太阳能电池的商业化抗反射涂层的缺点。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本专利技术的一方面，提供了一种用于在太阳能电池上形成抗反射涂层的方法，所述方法包括：提供具有TCO（透明导电氧化物）层和位于所述TCO层上方的防护玻璃的太阳能电池；以及通过使所述太阳能电池与包含Zn离子的碱溶液接触且保持所述溶液的温度在约50℃至100℃的范围内来形成ARC（抗反射涂层）。在该方法中，所述包含Zn离子的碱溶液包括HMT（[CH2]6NH4）和游离的Zn2+/OH-化学成分。在该方法中，所述接触包括将所述太阳能电池浸在所述溶液中且所述游离的Zn2+/OH-化学成分包括Zn(NO3)2·6H2O。在该方法中，所述游离的Zn2+/OH-化学成分包括ZnCl2、Zn(NO3)2和ZnSO4中的至少一种。在该方法中，所述包含Zn离子的碱溶液包括混合摩尔浓度在约0.01M至0.1M的范围内的所述HMT（[CH2]6NH4）和所述游离的Zn2+/OH-化学成分。在该方法中，所述TCO包括AZO（ZnO:Al）、GZO（ZnO:Ga）和BZO（ZnO:B）中的一种，所述溶液具有介于约0.01M和0.1M之间的摩尔浓度，且所述形成包括保持所述温度在约70℃至90℃的范围内。在该方法中，所述包含Zn离子的碱溶液包括摩尔浓度在约0.01M至0.1M的范围内的NH3或NH4OH碱溶液。在该方法中，所述提供进一步包括提供介于所述TCO和所述ARC之间的EVA（乙基醋酸乙烯）膜。在该方法中，所述提供进一步包括：通过使所述太阳能电池与包含Zn离子的另一碱溶液接触且保持所述溶液温度在约50℃至100℃的范围内，在所述TCO层上和所述防护玻璃下方形成另一ARC（抗反射涂层）。在该方法中，所述另一ARC的折射率小于所述ARC的折射率。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于形成太阳能电池的方法，所述方法包括：提供具有TCO（透明导电氧化物）层的太阳能电池；确定将要形成在所述太阳能电池上的ARC（抗反射涂层）的期望RI（折射率）；制备包含Zn离子的碱溶液，所述碱溶液具有约0.01M至约0.1M的摩尔浓度且与所述期望RI相关联；通过将所述太阳能电池浸在所述碱溶液中且保持所述碱溶液的温度在约70℃至90℃的范围内来形成所述ARC；制备包含Zn离子的另一碱溶液，所述另一碱溶液具有约0.01M至约0.1M的另一摩尔浓度且与另一ARC的期望的另一RI相关联；以及通过将所述太阳能电池浸在所述另一碱溶液中且保持所述另一碱溶液的温度在约70℃至90℃的范围内来形成所述另一ARC，其中，所述RI与所述另一RI不同。在该方法中，所述期望的RI小于所述期望的另一RI。在该方法中，所述包含Zn离子的碱溶液包括HMT（[CH2]6NH4）和游离的Zn2+/OH-化学成分。在该方法中，所述游离的Zn2+/OH-化学成分包括Zn(NO3)2·6H2O。该方法进一步包括建立所述摩尔浓度和所述期望的RI之间的相关性，且所述摩尔浓度与所述期望的RI相关联。在该方法中，所述包含Zn离子的碱溶液和所述包含Zn离子的另一碱溶液均包括NH3或NH4OH碱溶液中的游离的Zn2+/OH-化学成分。根据本专利技术的又一方面，提供了一种太阳能电池，包括：太阳能电池子结构，包括吸收层和位于所述吸收层上方的TCO（透明导电氧化物）层；ARC（抗反射涂层），设置在所述太阳能电池的所述TCO层上方且包括多个ZnO纳米棒，所述多个ZnO纳米棒具有在约200nm至约900nm的范围内的长度、在约40nm至60nm的范围内的直径和在约1.0g/cm2至约103g/cm2的范围内的密度；以及另一ARC，设置在所述ARC上方，所述另一ARC包括多个ZnO纳米棒，所述多个ZnO纳米棒具有在约200nm至约900nm的范围内的长度和在约40nm至60nm的范围内的直径，其中，所述ARC和所述另一ARC具有不同的折射率且均具有小于约1.5的折射率。在该太阳能电池中，所述吸收层包括黄铜矿基吸收层，所述TCO包括AZO（掺铝ZnO）且所述ARC的折射率小于所述另一ARC的折射率。在该太阳能电池中，所述太阳能电池子结构进一步包括所述TCO层上方的防护玻璃，并且所述ARC形成在所述防护玻璃上。在该太阳能电池中，所述太阳能电池子结构进一步包括所述TCO层上方的防护玻璃，所述ARC形成在所述TCO层上且所述另一ARC层形成在所述防护玻璃上。附图说明当结合附图阅读下面的详细描述时可以更好地理解本专利技术。应该强调，根据普遍实践，附图的各个部件不必按比率绘制。相反，为了清楚起见，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。在整个说明书和全部附图中，相同的标号表示相同的部件。图1是根据本专利技术的一个实施例绘制的Zn(NO3)2/HMT溶液的摩尔浓度与形成抗反射涂层的纳米棒的长度和直径的曲线图；图2A和图2B是根据本专利技术的一个实施例示出用于形成一个或多个抗反射涂层的一系列工艺操作的截面图；图3A和图3B是根据本专利技术的实施例示出形成在太阳能电池上方的ARC层的实施例的截面图；图4A和图4B是根据本专利技术的实施例示出具有形成在太阳能电池上方的两个ARC层的另一个实施例的截面图；图5示出根据本专利技术所形成的且用作ARC层的纳米棒的各个SEM显微图像；以及图6是根据本专利技术的一个实施例的方法的流程图。具体实施方式本专利技术提供了使用湿化学工艺在太阳能电池上形成抗反射层的方法和具有由ZnO基纳米棒所形成的抗反射层的太阳能电池。本专利技术使用自组装纳米棒，即具有纳米级别尺寸的小棒，且在没有任何催化剂的化学溶液中生成该纳米棒。这些纳米棒在暴露于湿化学溶液的表面上生长，不需要任何催化剂。在各个实施例中，自组装纳米棒形成为具有诸如六边形、方形和圆形的不同截面形状。通过调节工艺控制纳米棒的直径和长度来调整由纳米棒所形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在太阳能电池上形成抗反射涂层的方法，所述方法包括：提供具有TCO（透明导电氧化物）层和位于所述TCO层上方的防护玻璃的太阳能电池；以及通过使所述太阳能电池与包含Zn离子的碱溶液接触且保持所述溶液的温度在约50℃至100℃的范围内来形成ARC（抗反射涂层）。

【技术特征摘要】
2013.12.11 US 14/102,5501.一种用于在太阳能电池上形成抗反射涂层的方法，所述方法包括：提供具有透明导电氧化物层和位于所述透明导电氧化物层上方的防护玻璃的太阳能电池；以及通过使所述太阳能电池与包含Zn离子的碱溶液接触且保持所述溶液的温度在50℃至100℃的范围内来形成抗反射涂层；其中，所述提供太阳能电池进一步包括：通过使所述太阳能电池与包含Zn离子的另一碱溶液接触且保持溶液温度在50℃至100℃的范围内，在所述透明导电氧化物层上和所述防护玻璃下方形成另一抗反射涂层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述包含Zn离子的碱溶液包括[CH2]6NH4和游离的Zn2+/OH-化学成分。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述接触包括将所述太阳能电池浸在所述溶液中且所述游离的Zn2+/OH-化学成分包括Zn(NO3)2·6H2O。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述游离的Zn2+/OH-化学成分包括ZnCl2、Zn(NO3)2和ZnSO4中的至少一种。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述包含Zn离子的碱溶液包括混合摩尔浓度在0.01M至0.1M的范围内的所述[CH2]6NH4和所述游离的Zn2+/OH-化学成分。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述透明导电氧化物层包括AZO(ZnO:Al)、GZO(ZnO:Ga)和BZO(ZnO:B)中的一种，所述溶液具有介于0.01M和0.1M之间的摩尔浓度，且所述形成包括保持所述温度在70℃至90℃的范围内。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述包含Zn离子的碱溶液包...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕维伦，黄俊颖，徐伟伦，
申请(专利权)人：台积太阳能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71