太陽能電池的背面接觸設計及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明總體涉及太陽能電池，更具體地，涉及薄膜光伏電池及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 光伏電池或太陽能電池是利用太陽光直接生成電流的光伏組件。由于對清潔能源 需求的不斷增強，近年來，太陽能電池的制造業大幅擴張并且仍將繼續擴大。太陽能電池包 括襯底、襯底上的背面接觸層、背面接觸層上的吸收層、吸收層上的緩沖層以及緩沖層上方 的正面接觸層。在沉積工藝期間，例如使用噴濺和/或共蒸，可以將這些層應用到襯底上。
[0003]在一些太陽能電池的吸收層的至少一部分中可以使用半導體材料。例如，在沉積 工藝之后，使用諸如銅銦鎵硒化合物（CIGS)(也稱為薄膜太陽能電池材料)的黃銅礦基半導 體材料來形成吸收層。
[0004]在半導體材料中，術語"復合"指電子與空穴復合，向第二電子釋放多余能量而不 是作為光子釋放能量。然后，第二電子（以及接連的電子）在一系列的碰撞中釋放附加的能 量，返回到（relaxingback)能帶的邊緣。因此，產生的效果是多個粒子(包括多個電子和 空穴)之間的相互作用的結果。凈效果是會另外產生有用功率的多個電子-空穴對復合，并 且消除載流子。
[0005] 因為復合是基于載流子交換能量的能力，所以復合的概率隨著的載流子的濃度變 商而提商。
[0006]在高強度的太陽光下，復合大幅降低了太陽能電池的效率。

【發明內容】

[0007] 為了解決現有技術中所存在的缺陷，根據本發明的一方面，提供了一種方法，包 括：在直接位于太陽能電池襯底上方的背面接觸層上的多個位置處沉積間隔件；在所述背 面接觸層和所述間隔件的上方形成吸收層，所述吸收層部分地與所述間隔件接觸且部分地 與所述背面接觸層直接接觸；以及加熱所述太陽能電池襯底，以在所述吸收層和所述背面 接觸層之間的所述間隔件的位置處形成空隙。
[0008]在該方法中，沉積所述間隔件的步驟包括在所述背面接觸層上噴射間隔件材料粒 子。
[0009]在該方法中，所述間隔件材料包括金屬氧化物。
[0010] 在該方法中，所述間隔件材料包括二氧化硅或高電阻化合物半導體。
[0011] 在該方法中，所述間隔件材料粒子的尺寸介于約100nm至約500nm之間。
[0012] 在該方法中，沉積所述間隔件的步驟包括：在所述背面接觸層上噴射納米粒子。
[0013] 在該方法中，沉積所述間隔件的步驟包括：在所述背面接觸層上沉積二氧化硅膜 或絕緣膜；以及使用光刻工藝去除所述二氧化硅膜或絕緣膜的位于所述間隔件的位置外側 的部分。
[0014] 在該方法中，沉積所述間隔件的步驟包括：用間隔件材料覆蓋所述背面接觸層的 約70%至約80%。
[0015] 在該方法中，加熱步驟包括：將所述襯底加熱至約400°C至約600°C的溫度。
[0016] 在該方法中，沉積所述間隔件的步驟包括在約70%至80%的所述背面接觸層上噴 射尺寸介于約l〇〇nm至約500nm之間的二氧化娃粒子；以及加熱步驟包括將所述襯底加熱 至約400°C至約600°C之間的溫度。
[0017] 根據本發明的另一方面，提供了一種方法，包括：在直接位于太陽能電池襯底上方 的背面接觸層上的多個位置處噴射間隔件材料；以及在所述背面接觸層和所述間隔件材料 的上方形成吸收層，使得約10%至約80%的所述吸收層與所述間隔件材料直接接觸，以及約 90%至約20%的所述吸收層與所述背面接觸層直接接觸。
[0018] 該方法還包括：加熱所述太陽能電池襯底，以在所述吸收層和所述背面接觸層之 間的所述間隔件的位置處形成空隙。
[0019] 在該方法中，所述間隔件材料包括二氧化硅。
[0020] 在該方法中，所述間隔件材料包括尺寸介于約lOOnm至約500nm之間的粒子。
[0021] 根據本發明的又一方面，提供了一種太陽能電池，包括：太陽能電池襯底；背面接 觸層，位于所述太陽能電池襯底的上方；吸收層，包括吸收層材料且位于所述背面接觸層上 方，所述吸收層材料部分地與所述背面接觸層直接接觸，所述吸收層材料其中具有多個空 隙，所述空隙直接位于所述背面接觸層上；緩沖層，位于所述吸收層的上方；以及正面接觸 層，位于所述緩沖層的上方。
[0022] 該太陽能電池還包括：直接位于所述背面接觸層上并且在所述多個空隙內的間隔 件。
[0023] 在該太陽能電池中，所述間隔件包括絕緣材料。
[0024] 在該太陽能電池中，所述間隔件包括尺寸介于約lOOnm至約500nm之間的粒子。
[0025] 在該太陽能電池中，所述吸收層的約20%至約90%的底面與所述背面接觸層直接 接觸，并且所述吸收層的其余部分面對由所述空隙和所述空隙內的絕緣間隔件所構成的組 中的至少一個。
[0026] 在該太陽能電池中，所述空隙隨意地分布在所述背面接觸層上。
【附圖說明】
[0027] 圖1是根據本發明實施例的太陽能電池的截面圖。
[0028] 圖2是根據一些實施例的沿著圖1中剖面線2-2所截取的圖1的太陽能電池的截 面圖。
[0029] 圖3是根據其他實施例的沿著圖1中剖面線2-2所截取的圖1的太陽能電池的截 面圖。
[0030] 圖4是示出了圖1的太陽能電池各層的掃描電子顯微鏡照片。
[0031] 圖5是制造圖1中的太陽能電池的方法的流程圖。
[0032] 圖6A是圖5中的間隔件沉積步驟的一個實施例的流程圖。
[0033] 圖6B是圖5中的間隔件沉積步驟的另一實施例的流程圖。
[0034] 圖7是示出了由圖1中的太陽能電池得到的提高的發電量（powergeneration)的 示圖。
【具體實施方式】
[0035] 結合附圖閱讀示例性實施例的該描述，附圖被認為是整個書面描述的一部分。在 附圖中，相同的參考標號表不相同的兀件。
[0036] 在描述中，應該將關系術語"下面的"、"上面的"、"水平的"、"垂直的"、"上方的"、 "下方的"、"向上"、"向下"、"頂部"和"底部"及其派生詞(例如，"水平地"、"向下地"、"向上 地"等）理解為指的是正在討論的附圖所描述或示出的定向。這些關系術語是為了便于描 述且不需要以特定定向來構造或操作裝置。
[0037] 本發明描述了各種光伏電池，在這些光伏電池中，將間隔件或空隙直接設置在背 面接觸層的頂面上。間隔件或空隙減少了吸收層和背面接觸層之間的接觸面積，從而提供 了復合降低并且太陽能效率較高的太陽能電池。本發明也描述了制造太陽能電池的方法。
[0038] 圖1是根據一些實施例的太陽能電池100的截面圖。太陽能電池100包括太陽能 電池襯底102、背面接觸層104、吸收層107、吸收層內的多個空隙106、緩沖層108以及正面 接觸層110。
[0039] 襯底102能夠包括諸如玻璃的任何合適的襯底材料。在一些實施例中，襯底102 包括玻璃襯底(諸如鈉鈣玻璃)、柔性金屬箔或聚合物(諸如，聚酰亞胺、聚對苯二甲酸乙二 醇酯（PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN))。其他實施例仍包括其他襯底材料。
[0040] 背面接觸層104包括任何合適的背面接觸材料，諸如，金屬。在一些實施例中，背 面接觸層104能夠包括鑰（Mo)、鉬（Pt)、金（Au)、銀（Ag)、鎳（Ni)或銅（Cu)。其他實施例還 包括其他背面接觸材料。在一些實施例中，背面接觸層104的厚度介于約50nm至約2ym 之間。
[0041] 在一些實施例中，吸收層107包括任何合適的吸收材料，諸如p型半導體。在一些 實施例中，吸收層107能夠包括黃銅礦基材料，例如，&1(111，6 &)562((：165)、碲化鎘（0(?'6)、 CuInSe2 (CIS)、Cu