太阳能电池及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳能电池及其制造方法。该太阳能电池包括：基板；后电极层，位于基板上，后电极层包括多层金属柱状晶粒层；光吸收层，位于后电极层上；透明电极层，位于光吸收层上。

【技术实现步骤摘要】

所描述的技术总体上涉及一种。
技术介绍
太阳能电池是一种将光能(诸如太阳光能)转换成电能的光电转换装置。太阳能电池包括形成在基板上的后表面电极层、位于后表面电极层上的光吸收层以及透明电极层。例如，太阳能电池可以是使用硅作为光吸收层(或者光电转换层)的硅太阳能电池、使用化合物(诸如CIS (Cu, In, Se)或者CIGS (Cu, In, Ga, Se))的化合物半导体太阳能电池等。在这些太阳能电池中，在化合物半导体太阳能电池中，碱金属(例如，钠)可以包括在光吸收层中，以增加光吸收层的效率，并且已经开展了与此相关的研究。例如，可以直接添加包括碱金属的化合物，或者在基板中所包括的碱金属可以散布到光吸收层。已经研究了使基板中的碱金属穿过后电极层散布到光吸收层的方法，而这样的方法会引起诸如后电极层粘合到基板、制造工艺复杂化以及对碱金属浓度的控制的问题。在该
技术介绍
部分公开的上述信息仅仅用于加强对所描述的技术的背景的理解，因此其可以包含不构成对本领域普通技术人员来讲在该国内已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种，该太阳能电池通过相对简单的工艺控制碱金属散布通过后电极层，用以提供与基板的优异的粘合性。根据本专利技术的实施例，用于制造太阳能电池的方法包括通过相对简单和容易的工艺将氧原子置于后电极层中，该方法通过使用氧原子使碱金属被有效地散布到光吸收层中。另外，根据本专利技术的实施例，可以实现在基板和后电极层之间具有优异的粘合性的太阳能电池。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种太阳能电池，所述太阳能电池包括:基板；后电极层，位于基板上，后电极层包括多层金属柱状晶粒层；光吸收层，位于后电极层上；透明电极层，位于光吸收层上。每层金属柱状晶粒层可以包括钥。每层金属柱状晶粒层的厚度可以在大约20nm和大约500nm之间。每层金属柱状晶粒层的厚度可以在大约50nm和大约IOOnm之间。所述太阳能电池还可以包括位于相邻成对的金属柱状晶粒层之间的界面，所述界面包括氧原子。氧原子的量可以在后电极层的原子总量的大约I原子％和大约70原子％之间。氧原子的量可以在后电极层的原子总量的大约I原子％和大约20原子％之间。后电极层可以包括不多于9层的金属柱状晶粒层。光吸收层可以包括Cu、In、Ga和Se中的至少一种。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种形成太阳能电池的方法，所述方法包括下述步骤:在沉积室中放置基板；形成包括多层金属柱状晶粒层的后电极层；在后电极层上形成光吸收层；在光吸收层上形成透明电极层。形成后电极层的步骤可以包括:通过在基板上或者在金属柱状晶粒层中的前一层金属柱状晶粒层上沉积钥来形成金属柱状晶粒层中的一层金属柱状晶粒层；在形成金属柱状晶粒层中的所述一层金属柱状晶粒层后的中断时间之后，通过在金属柱状晶粒层中的所述一层金属柱状晶粒层上沉积钥来形成金属柱状晶粒层中的下一层金属柱状晶粒层。中断时间可以在大约I秒和大约I小时之间。氧原子可以在中断时间期间被置于后电极层中。[0021 ] 被置于后电极层中的氧原子的量可以与中断时间的时长和中断时间的次数中的至少一种相对应。根据本专利技术的另一实施例，提供一种形成太阳能电池的方法，所述方法包括在沉积室中放置基板以及通过下述步骤形成后电极层:在基板上沉积钥，以形成第一金属柱状晶粒层；在形成第一金属柱状晶粒层后的中断时间之后，在第一金属柱状晶粒层上沉积钥，以在第一金属柱状晶粒层上形成第二金属柱状晶粒层。氧原子可以在中断时间期间被置于后电极层中。氧原子的量可以与中断时间的时长和中断时间的次数中的至少一种相对应。中断时间可以在大约I秒和大约I小时之间。可以在大约0.05Pa到大约5Pa的压强下沉积钥。可以通过溅射来沉积钥。【附图说明】图1示出根据本专利技术的示例性实施例的太阳能电池的截面图。图2示出在图1中示出的实施例的太阳能电池的区域II的放大视图。图3A到图3C示出根据本专利技术的示例性实施例的用于制造后电极层的方法。图4示出的图示出了根据本专利技术的示例性实施例的由X射线光电子能谱(XPS)测量的相对于后电极层的厚度的原子比。图5A和图5B分别示出示例性实施例和对比示例中的由扫描电子显微镜(SEM)捕捉的后电极层的截面的照片。图6示出根据示例性实施例和根据对比示例的剥离强度测试的结果的曲线图。【具体实施方式】下文中将参照附图来更充分地描述本专利技术的实施例，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在全部不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例。图1示出根据示例性实施例的太阳能电池的截面图，图2示出在图1中示出的实施例的太阳能电池的区域II的放大视图。参照图1和图2，太阳能电池100包括基板10、后电极层20、光吸收层30、缓冲层40和透明电极层50。例如，太阳能电池100可以是对于光吸收层30使用硅的硅太阳能电池，或者是对于光吸收层30包括CIS (Cu, In, Se)或CIGS (Cu, In, Ga, Se)的化合物半导体太阳能电池。在下文中将举例说明包括CIS或者CIGS的光吸收层30。基板10位于太阳能电池100的最外侧。即，基板10距离光所作用的侧面(例如，表面)最远。基板10可以利用包括例如板型玻璃、陶瓷、不锈钢、金属或膜型聚合物的各种材料形成。后电极层20位于基板10上，并且由具有优异光学反射率且具有与基板10的优异粘合性的金属制成。例如，后电极层20可以包括钥(Mo)。钥(Mo)具有高的导电率，可以与光吸收层30形成欧姆接触，并且在用于形成光吸收层30的高温热处理期间实现很大的稳定性。在下文中将举例说明后电极层20由钥(Mo)制成的实施例。如图2中所示，后电极层20具有包括多层金属柱状晶粒层2(^-20^的多层结构。这里，n表示在用于形成后电极层20的工艺(将进行描述)中的金属沉积工艺期间的中断时间的次数，并且是由I≤n≤8限定的整数。金属柱状晶粒层2(^-20^均由钥(Mo)制成，并且按照不同的柱状晶粒形式竖直地生长，从而它们通过在金属柱状晶粒层2(^-20^中的界面处存在的晶粒边界而被确定。例如，金属柱状晶粒层ZO1JOlrt中的单层的厚度可以是20nm到500nm，并且在本实施例中是50nm到lOOnm。例如，由多层金属柱状晶粒层ZO1JOlrt形成的后电极层20的总厚度可以是IOOnm到1000nm。金属柱状晶粒层2(^-20^的界面包括氧原子。例如，氧原子的数量(例如，量)可以为包括在后电极层20中的总原子数量的I原子％到70原子％，并且在本实施例中为I原子%到20原子％。光吸收层(或光电转换层)30位于后电极层20上，并且通过使用透过透明电极层50和缓冲层40的光能产生电子和空穴。例如，光吸收层30可以包括选自CuInSe、CuInSe2、CuInGaSe和CuInGaSe2的组中的黄铜矿化合物半导体。换言之，光吸收层30可以包括Cu、In、Ga和Se中的至少一种。本实施例的光吸收层30可以通过下述工艺制造:第一道工艺，通过在后电极层20上溅射铜(Cu)和铟(In)或者铜(Cu)、铟(In)和镓(Ga)来形成前驱体层；第二道工艺，在前驱体层上热沉积硒(Se);以及第三道工艺，通过在高于55本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池，包括：基板；后电极层，位于基板上，后电极层包括多层金属柱状晶粒层；光吸收层，位于后电极层上；透明电极层，位于光吸收层上。

【技术特征摘要】
2012.08.09 US 61/681,303;2013.03.15 US 13/844,0741.一种太阳能电池，包括: 基板； 后电极层，位于基板上，后电极层包括多层金属柱状晶粒层； 光吸收层，位于后电极层上； 透明电极层，位于光吸收层上。2.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，每层金属柱状晶粒层包括钥。3.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，每层金属柱状晶粒层的厚度在20nm和500nm之间。4.如权利要求3所述的太阳能电池，其中，每层金属柱状晶粒层的厚度在50nm和100nm之间。5.如权利要求1所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括位于相邻成对的金属柱状晶粒层之间的界面，所述界面包括氧原子。6.如权利要求5所述的太阳能电池，其中，氧原子的量在后电极层的原子总量的1原子％和70原子％之间。7.如权利要求6所述的太阳能电池，其中，氧原子的量在后电极层的原子总量的1原子％和20原子％之间。8.如权利要求1所述的太阳能电池，其中，后电极层包括不多于9层的金属柱状晶粒层。9.如权利要求1所述的太阳能电池,其中,光吸收层包括Cu、In、Ga和Se中的至少一种。10.一种形成太阳能电池的方法，所述方法包括下述步骤: 在沉积室中放直基板； 形成包括多层金属柱状晶粒层的后电极层； 在后电极层上形成光吸收层； 在光吸收层上形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：李熙镛，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：