太阳能电池的背电极模块制造技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池的背电极模块及其制造方法。该太阳能电池的背电极模块包括透明导电层、多个纳米散射点以及金属层。多个纳米散射点位于透明导电层中。金属层位于上述透明导电层上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能电池且特别涉及一种薄膜型太阳能电池的背电极 模块。
技术介绍
太阳能是一种具有永不耗尽且无污染的能源，在解决目前石化能源所面临的污染与短缺的问题时， 一直是最受瞩目的焦点。其中，太阳能电池(solar cell)可直接将太阳能转换为电能，是目前相当重要的研究课题。典型的太阳能电池最基本的结构可分为基板、P-N二极管、抗反射层、 和两个金属电极四个主要部分。其工作的原理主要是透过光伏特效应。简单 的说，基板(substrate)是太阳能电池的主体；P-N 二极管是光伏特效应的来源； 抗反射层乃在减少入射光的反射来增强光电流；金属电极则是连接元件和外 界负载。当太阳光经由玻璃基板入射后，P-N结所形成的载流子耗尽区会吸 收太阳光而产生电子-空穴对。而P型及N型半导体中因而分别带有负、正 电荷，因此其形成的内建电场将会造成电子-空穴对分离，使得电子向n型 区漂移(drift)，而相对地，空穴向p型区漂移，亦即产生从N型区向P型区 的漂移电流，即所谓的光电流(photocurrent)。所产生的光电流再经由金属电 极传输至负载即可使用的。一般而言，太阳能电池模块中的电极会分别设置在不照光和照光的表面 上，以供外界连线。不照光的表面上的电极通常是由不照光的表面上全部涂 上一层所谓的后表面电场(back surface field, BSF)金属层所形成的。BSF金 属层可以增加载流子的收集，还可回收没有^^皮吸收的光子。而照光的表面上 的电极，除了要能有效地收集载流子，而且要尽量减少金属线遮蔽入射光的 比例，因此，从条状金属电极，伸展出一列很细的手指(fmger)等形状的金属 电极。太阳能电池金属电极的材料通常是铝和其他金属的合金，但在薄膜太 阳能电池，为了达成体成型(monolithically)的要求，因而照光的表面上的金 属电极则会使用透明导电的氧化物(transparent conductive oxide, TCO)。除了半导体之外，金属-半导体接触形成的肖特基(Schottky) 二极管， 和金属氧化物半导体(MOS)结构类似的金属-绝缘体-半导体(MIS)，有机物或 聚合物都可用来当太阳能电池的光电转换层。此外，太阳能电池也不一定要 透过光伏特效应，染料敏化电池的光电化学效应也可以经照光后产生电压。事实上，在光-电转换的过程中，并非所有的入射光谱都能被太阳能电 池所吸收并完全转成电流。有一半左右的光谱因能量太低(小于半导体的能 隙)，对电池的输出没有贡献，而再另一半被吸收的光子中，除了产生电子-空穴对所需的能量外，约有一半左右的能量以热的形式释放掉，所以单一电 池的最高效率约在25%左右。因此，为能提升太阳能电池的效率，有研究提出增加光电转换层的厚度， 以增加入射光的行进路径。但，有些光电转换层的材料成本非常高且形成的 速度非常慢，因此，此方法的材料成本与常工艺时间将会大幅增加。另一种方法，则是对电极材料进行粗紋化(textured)表面处理，以产生凹 凸不平的表面，使光线产生散射(scattering)，减少入射光的反射，并增加入 射光在光电转换层中的行进距离。但是，这一种方法仅能增加短波长的光线 的散射，对于太阳能电池的效率提升非常有限。有关于这一类的专利可参考 美国专利号US-04694116或US-06787692。另外，WO2005/076370提出一种背电极，其利用透明导电层来取代传统 的铝、银、钼或铜电极，并通过白色介电颜料来达到光的反射，使光捕捉效 果增加。然而，该结构不仅所需的透明导电层的厚度非常厚，而且对太阳能 电池效率改善的效果非常有限。
技术实现思路
本专利技术就是在提供一种背电极模块，其可以增加长波长光线的散射，提 高入射光以及反射光在光电转换层中行进的路径，提升太阳能电池的效率。本专利技术就是在提供一种背电极模块的制造方法，其可以提升太阳能电池 的效率，减少材料的成本，缩短工艺的时间。本专利技术提出一种太阳能电池的背电极模块，其包括透明导电层、多个纳 米散射点以及第一金属层。多个纳米散射点位于透明导电层中。第一金属层 位于上述透明导电层上。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块中，上述那些纳米散射点的大小为数十纳米至数百纳米。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块中，上述那些 纳米散射点为多个纳米金属单颗粒、多个纳米金属团聚物或其组合。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块中，上述那些 纳米金属单颗粒或上述那些纳米金属团聚物的材料为与上述透明导电层的 折射率差距在0.1以上的材料。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块中，上述那些 纳米金属单颗粒或上述那些纳米金属团聚物的材料包括金、银、铝、锡、镍、 鉑、钬、钒、钼、鴒、铟或其组合。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块中，上述那些 纳米散射点为多个纳米孔洞，这些纳米孔洞在上述透明导电层中的第二金属 层之中，多个金属单颗粒之间，或多个金属团聚物的之间，或前述组合之间。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块中，上述透明导电层的材料包括铟锡氧化物(indium tin oxide， ITO)、掺氟氧化锡(fluorine doped tin oxide, FTO)、捧铝氧化锌(aluminium doped zinc oxide, AZO)、捧 镓氧化锌(gallium doped zinc oxide， GZO)或其组合。本专利技术又提出 一种太阳能电池的背电极模块的制造方法。此方法包括形 成透明导电层，并于透明导电层中形成多个纳米散射点以及在透明导电层上 形成第一金属层。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块的制造方法 中，形成上述透明导电层与上述那些纳米散射点的方法包括形成第一透明导 电子层；于上述第一透明导电子层上形成第二金属层；形成第二透明导电子 层，使其与第一透明导电子层形成上述透明导电层；进行加热工艺，使上述 第二金属层的金属原子自聚形成上述那些纳米散射点。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块的制造方法 中，上述那些纳米散射点为纳米金属单颗粒、纳米金属团聚物、纳米孔洞或 其组合。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块的制造方法 中，上述第二金属层的材料为上述透明导电层的折射率差距在O.l以上的材 料。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块的制造方法中，上述第二金属层的材料包括金、银、铝、锡、镍、鉑、钛、钒、钼、鴒、 铟或其组合。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块的制造方法 中，上述加热工艺是在形成上述第二透明导电子层之前进行的。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块的制造方法 中，上述加热工艺是在形成上述第二透明导电子层之后进行的。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块的制造方法中，形成上述透明导电层与上述那些纳米散射点的方法包括形成第一透明 导电子层，之后，在上述第一透明导电子层上直接形成上述那些纳米散射点， 之后，在上述那些纳米散射点上形成第二透明导电子层。依照本专利技术实施例所述，上述的太阳能电池的背电极模块的制造方法 中，形成上述那本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池的背电极模块，包括：　透明导电层，位于光电转换层上；　多个纳米散射点于该透明导电层中；以及　第一金属层，位于该透明导电层上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹福君，陈麒麟，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]