[發明專利]薄膜光伏電池

無效

• 申請號: 201110081539.0
• 申請日: 2011-03-25
• 公開（公告）號: CN102201479A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: G·卡納里昂;N·普利亞諾;C·R·斯曼達;李哉衡
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: H01L31/06
• 分類號: H01L31/06;H01L31/072;H01L31/18
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 沙永生

技術領域

本發明涉及薄膜光伏電池領域。更具體來說，本發明涉及薄膜光伏電池堆及其制造方法。

背景技術

近年來，人們對薄膜光伏電池的興趣在持續升高。這種興趣的升高可能是由于實驗室規模制造的電池的轉化效率的改進，人們預期相對于較老的較昂貴的晶體和多晶硅技術，可以顯著降低生產成本。用術語″薄膜″將此種太陽能電池與更常見的基于硅的電池區別開，后者使用較厚的硅晶片。盡管單晶硅電池仍然保持著超過20％的轉化效率的記錄，但是現有的制造的薄膜電池已經接近該水平了。因此，薄膜電池的性能不再是限制其商業應用的主要問題了。目前仍然存在的薄膜光伏電池大規模商業化的一個主要障礙在于成本。用于商業薄膜光伏電池吸收材料的主要選擇是多晶化合物半導體材料(即CdTe和Cu(In，Ga)(S，Se)₂)。

常規的基于CdTe和Cu(In，Ga)(S，Se)₂的薄膜光伏電池具有疊層的多層結構。這些薄膜光伏電池包括基片(例如玻璃)，在基片上形成了鉬后接觸件。在所述鉬后接觸件上形成了CdTe或Cu(In，Ga)(S，Se)₂的p-型半導體吸收層。在所述p型半導體吸收層上形成了n-型半導體，緩沖層(例如CdS)。在所述緩沖層上形成了第二n-型半導體(例如未摻雜的ZnO)，在所述第二n-型半導體上形成了前接觸件(即透明的導電層(例如ZnO:Al或In₂O₃:Sn))。

在制造包括CdTe和Cu(In，Ga)(S，Se)₂吸收層的常規薄膜光伏電池的時候，通常以玻璃、金屬或聚合物基片開始。在所述基片上沉積鉬，形成底部導電層。通過濺射，然后進行硒化，在鉬上沉積吸收層。接下來的步驟是通過化學浴或濺射沉積工藝來沉積CdS緩沖層，從而在吸收層和緩沖層之間形成p-n結。然后在所述CdS緩沖層上濺射沉積本征(intrinsic)ZnO層。在最后的步驟中，在所述本征ZnO層上沉積摻雜A1的ZnO層。所述Al摻雜的ZnO層形成光學透明的導電層。然后可以在Al摻雜的ZnO層上蒸發形成電極，以制造電接觸。當陽光照射在電池上的時候，在底部和頂部電極之間產生電壓，由此可以從電池提取電能。

Niesen等人在美國專利第2009/0223556號中揭示了基于CdTe或Cu(In，Ga)(S，Se)₂的薄膜光伏電池及其制造方法的一個例子。Niesen等人揭示了一種制造薄膜光伏裝置的方法，該方法包括以下步驟：a)提供第一種摻雜類型的黃銅礦半導體的第一層；b)在步驟a)之后，通過化學氣相沉積來沉積本征氧化鋅的第二層；c)在步驟b)之后，通過不同于化學氣相沉積的方法，沉積與第一摻雜類型相反的第二摻雜類型的氧化鋅半導體的第三層。

需要注意的是，人們需要用可溶液沉積的材料代替常規薄膜光伏裝置中的一部分或所有的層，允許通過連續的卷到卷制造技術商業制造薄膜光伏電池。

發明內容

本發明提供了一種薄膜光伏電池，其包括：基片；提供在所述基片上的后接觸件；提供在所述后接觸件上的p-型半導體吸收層；提供在所述p-型半導體吸收層上的n-型半導體層；提供在所述n-型半導體層上的介電有機材料層；在所述介電有機材料層上提供的透明導電膜；以及任選的，提供在所述透明導電膜上的減反射層。

本發明提供了一種用來制造薄膜光伏電池的方法，其包括：提供基片；提供后接觸件；提供p-型半導體吸收層，所述后接觸件與所述p-型半導體吸收層電連接；在所述p-型半導體吸收層上提供n-型半導體層；提供介電有機材料層前體；將所述介電有機材料層前體施加在所述n-型半導體層的表面上，在所述n-型半導體層的表面上形成介電有機材料層；以及，在所述介電有機材料層上形成透明的導電膜；任選的，提供與所述透明的導電膜電接觸的前電極。

具體實施方式

本發明的薄膜光伏堆用介電層代替介于透明的導電膜(即透明的前接觸件)和n-型半導體層(即緩沖層)之間的常規半導體本征氧化鋅層。本發明的薄膜光伏堆能夠用可溶液沉積的材料代替通常化學氣相沉積的本征氧化鋅層。

在本文以及權利要求書中，術語″在……上方″和″在……之上″包括″直接的上方(之上)″(即之間沒有中間材料、元件或間隔體)和″間接的上方(之上)″（即，其間具有中間材料、元件或間隔體)。例如，在基片“之上”提供一個層可以包括直接在基片上形成該層，在該層和基片之間沒有中間材料；以及不直接地在基片上提供該層，在該層和基片之間插有一個或多個中間材料。