CN103579383A - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
所描述的技术总体上涉及一种太阳能电池及其制造方法。
背景技术
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。
在该背景技术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。
发明内容
本发明的实施例提供一种太阳能电池及其制造方法，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。
根据本发明的实施例，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，根据本发明的实施例，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。
根据本发明的一个实施例，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钼。
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100nm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1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1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。
根据本发明的另一实施例，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钼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钼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1秒和大约1小时之间。
氧原子可以在中断时间期间被置于后电极层中。
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。
根据本发明的另一实施例，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：在基板上沉积钼，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钼，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1秒和大约1小时之间。
可以在大约0.05Pa到大约5Pa的压强下沉积钼。
可以通过溅射来沉积钼。
附图说明
图1示出根据本发明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示出根据本发明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发明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发明的实施例，附图中示出了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在全部不脱离本发明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可以包括钼（Mo）。钼（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由钼（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201-20n+1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1≤n≤8限定的整数。金属柱状晶粒层201-20n+1均由钼（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201-20n+1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201-20n+1中的单层的厚度可以是20nm到500nm，并且在本实施例中是50nm到100nm。例如，由多层金属柱状晶粒层201-20n+1形成的后电极层20的总厚度可以是100nm到1000nm。
金属柱状晶粒层201-20n+1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1原子%到70原子%，并且在本实施例中为1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550℃的高温下执行快速热处理一分钟以上来生长CIS（Cu,In,Se）晶体或者CIGS（Cu,In,Ga,Se）晶体。在本实施例中，在快速热处理工艺期间，一部分硒（Se）可以与硫（S）交换，以防止硒（Se）蒸发，并且太阳能电池100的开路电压可以因增加光吸收层30的能带隙而增加。
缓冲层40可以布置在光吸收层30上，并且可以减轻光吸收层30和透明电极层50之间的能带隙差异。此外，缓冲层40减小光吸收层30和透明电极层50之间的晶格常数差异，以将层30和50结合。缓冲层40包括硫化镉（CdS）、硫化锌（ZnS）和氧化铟（In2O3）中的一种。在本发明的其它实施例中可以省略缓冲层40。
透明电极层50位于缓冲层40上，并且可以利用例如具有优异的光学透射率的包括掺硼氧化锌（BZO）、氧化锌（ZnO）、氧化铟（In2O3）或氧化铟锡（ITO）在内的金属氧化物形成。透明电极层50具有很高的导电率和光学透射率，并且可以具有通过额外的纹理化工艺形成的粗糙的表面突起和凹陷。另外，抗反射层（未示出）可以形成在透明电极层50之上。在透明电极层50上的表面突起和凹陷以及抗反射层的形成减少了外部光的反射，用以增加太阳光朝着光吸收层30的传输效率。
太阳能电池100包括具有多层金属柱状晶粒层201-20n+1的后电极层20，金属柱状晶粒层201-20n+1之间的界面包括氧原子，从而来自基板10的碱金属（例如，钠）可以在用于形成光吸收层30的热处理期间被有效地散布在光吸收层30内部。此外，太阳能电池100具有后电极层20与基板10的优异的粘合性。
现在将描述根据示例性实施例的制造太阳能电池100的后电极层20的方法。
如图3A中所示，在基板10上形成第一金属柱状晶粒层201。可以通过溅射在基板10上沉积钼（Mo）来形成第一金属柱状晶粒层201。可以在例如0.05Pa到5Pa的压强下沉积钼，直到第一金属柱状晶粒层201足够厚（例如，达到预定的厚度）。
在本实施例中，第一金属柱状晶粒层201的厚度为20nm到500nm，并且可以为50nm到100nm。当第一金属柱状晶粒层201形成时设置第一中断时间，其中，暂停钼的沉积（例如，停止预定时间）。例如，本实施例的第一中断时间可以为1秒到1小时。
如图3B中所示，在第一金属柱状晶粒层201上形成第二金属柱状晶粒层202，在与沉积第一金属柱状晶粒层201的条件相似的条件下沉积第二金属柱状晶粒层202。即，可以在相同的室中和在相同的沉积条件下执行形成第一金属柱状晶粒层201的工艺和形成第二金属柱状晶粒层202的工艺，并且通过第一中断时间来确定它们的轮廓。第二金属柱状晶粒层202的厚度可以为例如20nm到500nm，甚至可以为50nm到100nm。当形成第二金属柱状晶粒层202时设置第二中断时间。即，暂停钼的沉积（例如，停止预定时间）。例如，本实施例的第二中断时间可以为1秒到1小时。
如图3C中所示，在第二金属柱状晶粒层202上另外形成第三金属柱状晶粒层203。第三金属柱状晶粒层203也在相同的室中和在相同的沉积条件下形成，通过金属柱状晶粒层之间的中断时间形成第三金属柱状晶粒层203的轮廓。在本发明的不同实施例中，金属柱状晶粒层201-20n+1的数量可以不同。例如，可以利用1到8次中断时间来分别形成2到9层的金属柱状晶粒层。在本实施例中形成第四金属柱状晶粒层204。即，在形成第二金属柱状晶粒层202之后，设置预定时间的第二中断时间，然后形成第三金属柱状晶粒层203。在一秒到一小时的第三中断时间之后，形成第四金属柱状晶粒层204。
因为在钼沉积之间设置中断时间，所以在金属柱状晶粒层201-20n+1之间的界面中会包括氧原子。可以通过调整中断时间的时长来增大或减小所包括的氧原子的数量，并且后电极层20中所包括的氧原子的数量与金属柱状晶粒层201-20n+1的界面的数量相对应。例如，氧原子的数量可以为包括在后电极层20中的钼原子的1原子%到70原子%，详细地说，氧原子的数量可以为1原子%到20原子%。
根据本示例性实施例，可以通过在沉积用于形成后电极层20的钼金属的工艺期间设置中断时间来容易地使后电极层20中包括氧原子，而不用增加特别的工艺。在用于制造太阳能电池100的热处理期间，由于后电极层20中所包括的氧原子，可以使基板10内的碱金属（例如，钠）有效地散布到光吸收层30中。因此，增加了开路电压（Voc），用以改善太阳能电池100的效率。
如图4中所示，氧原子的数量根据沉积钼的工艺中的中断时间而增多。在本示例性实施例中，设置三次中断时间，从而在三个时间点提供氧原子。
此外，可以在相对低的压强下沉积钼金属。通常，当通过溅射沉积钼来形成后电极层20时，大的压强促进了后电极层20与基板10的充分粘合，并且在这种情况下，后电极层20的残余应力特性被弱化，或者后电极层的电阻率增加，从而电极的厚度必定增加。然而，根据本示例性实施例，当在所描述的低压条件下沉积钼金属时，会获得在后电极层20和基板10之间具有优异粘合性的太阳能电池100。
图5A和图5B分别示出根据示例性实施例和对比示例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对比示例的剥离强度测试的结果的曲线图。
示例性实施例1（例如，图6中的“示例性实施例”）表示在形成后电极层20时设置三次中断时间的情形，对比示例1（例如，图6中的“对比示例”）表示在没有中断时间的情况下连续地沉积钼来形成后电极层的情形。关于示例性实施例1和对比示例1，除了中断时间外，在相同的条件下沉积钼。即，通过使用溅射方法用大约1.8Pa的压强和大约8kW的功率来形成电极厚度为大约300nm的后电极层20。
如图5A中所示，在具有三次中断时间的示例性实施例中，在后电极层20上形成四层金属柱状晶粒层（201-204）。另外，在没有中断时间的连续沉积的情形下，如图5B中所示，形成单个后电极层20，无分离可辨认的柱状晶粒层。
关于示例性实施例1和对比示例1，评估了剥离强度。图6示出根据示例性实施例和对比示例的剥离强度测试的结果的曲线图。关于示例性实施例1的后电极层20和对比示例1的后电极层20，沿后电极层20的厚度方向施加压强，以评估剥离点。如图6中所示，示例性实施例1中的剥离点表示当施加大约13MPa的剥离压强时的点，当与表示压强为大约7MPa的剥离的对比示例1相比时，示例性实施例1中的剥离点展示出优异的剥离强度。
此外，参照下面的表1，对示例性实施例2、3、4和5以及对比示例2、3、4和5执行条带评估。关于示例性实施例2、3、4和5，沉积条件不同，并且后电极层20在三次中断时间的条件下形成。关于对比示例2、3、4和5，在与示例性实施例2、3、4和5的沉积条件相同的沉积条件下，用无中断时间的连续沉积来形成后电极层。
对示例性实施例2、3、4和5以及对比示例2、3、4和5测试条带评估。即，当将商用
条带（
是明尼苏达州圣保罗市的3M公司的注册商标）附着到完成的后电极层20的表面并将商用条带从完成的后电极层20的表面分离时，后电极层20的一部分分离时确定为失败（在“条带测试结果”栏中由“X”表示失败），反过来，后电极层20的任何部分都未分离时确定为合格（在“条带测试结果”栏中用“O”标出）。表1示出示例性实施例2、3、4和5以及对比示例2、3、4和5的沉积条件以及条带测试结果。
表1
如表1中所示，无论溅射条件如何，示例性实施例2到5都表现出优异的剥离强度。即，根据示例性实施例2到5，在低的溅射压强和高的溅射功率的条件下获得了后电极层20与基板10的优异的粘合性。
虽然已经描述了大量的实施例，但是将理解的是，本发明不限于此，而是意在覆盖包括在权利要求及其等同物以及说明书和附图中的精神和范围内的各种修改和等同布置。
Claims (20)
1.一种太阳能电池，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钼。
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。
11.如权利要求10所述的方法，其中，形成后电极层的步骤包括：
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钼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钼来形成金属柱状晶粒层中的下一层金属柱状晶粒层。
12.如权利要求11所述的方法，其中，中断时间在1秒和1小时之间。
13.如权利要求11所述的方法，其中，氧原子在中断时间期间被置于后电极层中。
14.如权利要求13所述的方法，其中，被置于后电极层中的氧原子的量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。
15.一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：
在基板上沉积钼，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钼，以在第一金属柱状晶粒层上形成第二金属柱状晶粒层。
16.如权利要求15所述的方法，其中，氧原子在中断时间期间被置于后电极层中。
17.如权利要求16所述的方法，其中，氧原子的量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。
18.如权利要求15所述的方法，其中，中断时间在1秒和1小时之间。
19.如权利要求15所述的方法，其中，在0.05Pa到5Pa的压强下沉积钼。
20.如权利要求15所述的方法，其中，通过溅射来沉积钼。
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| KR101638439B1 (ko) * | 2015-02-11 | 2016-07-11 | 영남대학교 산학협력단 | 태양전지용 배면전극, 태양전지용 배면전극의 제조방법, 이를 이용한 태양전지 및 태양전지의 제조방법 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090020157A1 (en) * | 2007-06-12 | 2009-01-22 | Guardian Industries Corp. | Rear electrode structure for use in photovoltaic device such as CIGS/CIS photovoltaic device and method of making same |
| CN101821855A (zh) * | 2007-10-12 | 2010-09-01 | 法国圣戈班玻璃厂 | 制备用氧化钼制成的电极的方法 |
| CN102569441A (zh) * | 2010-12-17 | 2012-07-11 | 慧濠光电科技股份有限公司 | 铜铟硒类太阳能电池及其制作方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006165386A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | Showa Shell Sekiyu Kk | Ｃｉｓ系薄膜太陽電池及びその作製方法 |
| DE102009050987B3 (de) * | 2009-05-12 | 2010-10-07 | Schott Ag | Dünnschichtsolarzelle und Verfahren zur Herstellung einer Dünnschichtsolarzelle |
| JP2011155146A (ja) * | 2010-01-27 | 2011-08-11 | Fujifilm Corp | 太陽電池およびその製造方法 |
| JP5622457B2 (ja) * | 2010-07-01 | 2014-11-12 | 富士フイルム株式会社 | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090020157A1 (en) * | 2007-06-12 | 2009-01-22 | Guardian Industries Corp. | Rear electrode structure for use in photovoltaic device such as CIGS/CIS photovoltaic device and method of making same |
| CN101821855A (zh) * | 2007-10-12 | 2010-09-01 | 法国圣戈班玻璃厂 | 制备用氧化钼制成的电极的方法 |
| CN102569441A (zh) * | 2010-12-17 | 2012-07-11 | 慧濠光电科技股份有限公司 | 铜铟硒类太阳能电池及其制作方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ZOPPI, G ET AL: "New routes to sustainable photovoltaics: evaluation of Cu2ZnSnS4 as an alternative absorber material", 《PHYSICA STATUS SOLIDI B-BASIC SOLID STATE PHYSICS》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104362191A (zh) * | 2014-10-21 | 2015-02-18 | 苏州瑞晟纳米科技有限公司 | 一种制备cigs太阳能电池背电极的方法 |
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