具有介电层的太阳能电池制造技术

本发明专利技术提供了一种具有介电层的太阳能电池，包括：背面接触层；位于背面接触层之上的吸收层；位于吸收层之上的介电层；以及位于介电层之上的正面接触层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及薄膜光伏太阳能电池以及制造太阳能电池的方法。
技术介绍
太阳能电池是通过光电（PV)效应由太阳光生成电流的电气设备。薄膜太阳能电 池具有沉积在衬底上的一层或多层的PV材料薄膜。PV材料的膜厚可处于纳米或微米级。 太阳能电池中用作吸收层的薄膜PV材料的实例包括铜铟镓硒（CIGS)和碲化镉。 吸收层吸收光以转化为电流。太阳能电池还包括正面和背面接触层以帮助捕获光线和提取 光电流并且为太阳能电池提供电接触件。正面接触层通常包括透明导电氧化物（TC0)层。 TC0层使光线透射到达吸收层并且在TC0层平面内传导电流。在一些系统中，多个太阳能电 池被布置为彼此邻接，其中，每个太阳能电池的正面接触层都传导电流至下一个邻接的太 阳能电池。每个太阳能电池都包括互连结构以将电荷载流子从太阳能电池的正面接触层运 输至位于同一面板上的下一个邻接太阳能电池的背面接触层。 一些太阳能电池包括缓冲层以防止正面接触层和背面接触层之间的分流（以及 电流泄漏）。缓冲层与吸收层一起构成p-n结的一部分。例如，在具有CIGS吸收层的太阳 能电池中，在形成TC0层之前，可在吸收层上面形成含有CdS或ZnS的缓冲层。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种太阳能电池，包括：背面接触层；吸收层，位 于背面接触层之上；介电层，位于吸收层之上；以及正面接触层，位于介电层之上。 优选地，介电层直接形成在吸收层上，且正面接触层直接形成在介电层上。 优选地，介电层包括由氧化硅、氧化铝和氧化铪组成的组中的一种材料。 优选地，介电层具有约0.lnm至约10nm的厚度。 优选地，介电层包括带隙大于3eV的材料。 优选地，介电层包括介电常数介于约3至约11范围内的材料。 优选地，该太阳能电池还包括：缓冲层，位于吸收层和介电层之间。 优选地，介电层包括由氧化硅、氧化铝和氧化铪组成的组中的一种材料。 优选地，缓冲层包括由硫化镉和硫化锌组成的组中的一种材料。 优选地，介电层具有约0.lnm至约10nm的厚度。 优选地，缓冲层具有非零并且小于90nm的厚度。 优选地，缓冲层的厚度介于约3nm至约50nm的范围内。 优选地，介电层直接形成在吸收层上，且正面接触层直接形成在介电层上；介电层 具有约0.lnm至约10nm的厚度；介电层包括带隙大于3eV的材料；以及介电层包括介电常 数介于约3至约11范围内的材料。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种太阳能电池，包括：背面接触层；吸收层，位 于背面接触层之上；缓冲层，位于吸收层上；介电层，位于缓冲层上；以及正面接触层，位于 介电层上。 优选地，介电层包括由氧化硅、氧化铝和氧化铪组成的组中的一种材料；以及缓冲 层包括由硫化镉和硫化锌组成的组中的一种材料。 优选地，缓冲层的厚度介于约3nm至约50nm的范围内；以及介电层具有约lnm至 约5nm的厚度。 根据本专利技术的又一方面，提供了一种制造太阳能电池的方法，包括：在衬底上方形 成背面接触层；在背面接触层之上形成吸收层；在吸收层之上形成介电层；以及在介电层 之上形成正面接触层。 18.根据权利要求17的方法，其中，介电层直接形成在吸收层上，且正面接触层直 接形成在介电层上。 优选地，该方法还包括：在吸收层上形成缓冲层，其中，介电层形成在缓冲层上。 优选地，介电层包括由氧化硅、氧化铝和氧化铪组成的组中的一种材料。【附图说明】 本专利技术的方面最好在阅读以下详细描述时结合附图来理解。需要强调的是，根据 工业的标准实践，各种部件不是按照比例绘制。实际上，为了清楚讨论，可随意增大或减小 各种部件的尺寸。 图1是根据一些实施例的太阳能电池的截面图。 图2是根据一些实施例的制造图1中的太阳能电池的方法的流程图。 图3是根据一些实施例的另一太阳能电池的截面图。 图4是根据一些实施例的制造图3中的太阳能电池的方法的流程图。【具体实施方式】 以下专利技术提供了许多不同的实施例或实例，以实现专利技术主题的不同特征。以下描 述了部件和结构的具体实例以简化本专利技术。当然这些只是实例而并非用来限定本专利技术。例 如，在下面描述中，第一部件形成在第二部件上方或上面可包括第一和第二部件形成直接 接触的实施例，也可包括附加部件形成在第一和第二部件之间，使得第一和第二部件不直 接接触的实施例。此外，本专利技术在各个实例中可能会重复参考标号和/或字母。这种重复 是出于简化和清楚的目的，但其自身并不表明所讨论的各个实施例之间和/或配置之间的 关系。 而且，诸如"在…下面"、"在…下方"、"下"、"在…上方"、"上"等空间相对位置术语 在本专利技术中可以用于便于描述如附图所示的一个元件或部件与另一个（或另一些）元件或 部件的关系。除了图中描述的方位外，这些空间相对位置术语旨在包括器件在使用或操作 中的不同方位。装置可以以其他方式定向（旋转90度或在其他方位上），因此对本专利技术中 使用的空间相对位置描述符可相应地进行同样的解释。 太阳能电池的效率可受到开路电压（Voc)和短路电流（Jsc)之间折中的限制。更 高的载流子浓度和更厚的缓冲层有利于提供更强的电场，并且形成更高的Voc。但是更厚的 缓冲层使透射至吸收层的光线减少并且导致更低的Jsc。另一方面，更薄的缓冲层增大了光 线透射，但是可引起P_n结的分流和较大漏电流。 本专利技术描述了实施例的实例，其中，在具有或没有薄的嵌入缓冲材料层的情况下， 薄膜光伏太阳能电池的缓冲层材料被介电层替代。具有较小厚度的介电层可支持大电场 (因此，支持高开路电压Voc)。介电层可完成缓冲层的防止太阳能电池的正面接触层和背 面接触层之间的分流（漏电流）的功能。在一些实施例中，介电层形成在具有高质量顶面 的吸收层的上方，它们之间没有独立的钝化层。在其他实施例中，在吸收层上形成两部式缓 冲层，包括包含CdS或ZnS的薄嵌入缓冲层以用于钝化处理，以及形成在嵌入的缓冲层上的 介电层以防止分流。 在一些实施例中，通过具有较高光学透射率的介电材料（诸如，Si02*Al203)来提 供缓冲层。在一些实施例中，介电层（或者介电层和嵌入的CdS或ZnS缓冲层）的总厚度 小于只包含CdS或ZnS而没有介电层的缓冲层的厚度。厚度减小使得介电层（或者介电层 和嵌入的CdS或ZnS缓冲层）吸收的光子减少，从而可保持或增大Voc而没有减少光子的 收集。可增大总体太阳能电池效率。 图1是根据一些实施例的太阳能板100的截面图。太阳能板100包括太阳能板衬 底110、位于衬底上的背面接触层120、位于背面接触层120上方的吸收层130、位于吸收层 130上方的介电层145以及位于介电层145上方的、包括块状透明导电材料（诸如，透明导 电氧化物或TC0)的正面接触层150。 衬底110可包括任何适合的太阳能衬底材料，诸如，玻璃。在一些实施例中，衬底 110包括玻璃衬底（诸如，钠钙玻璃）、柔性金属箔或聚合物（例如，聚酰亚胺、聚对苯二甲 酸乙二醇酯（PET)、聚乙烯奈（PEN)高分子碳氢化合物、纤维素聚合物、聚碳酸酯、聚醚或其 他）。其他实施例还包括其他衬底材料。 背面接触层120包括任何适合的背面接触材料，诸如，金属。在一些实施例中，背 面接触层120可包括钥（Mo)、钼（Pt)、金（Au)、银（Ag)、镍（Ni)或铜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，包括：背面接触层；吸收层，位于所述背面接触层之上；介电层，位于所述吸收层之上；以及正面接触层，位于所述介电层之上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：程子桓，
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