[發明專利]太陽能電池的背面接觸設計及其制造方法

有效

• 申請號: 201310756346.X
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN104576821A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 程子桓;蔡家弘
• 申請（專利權）人: 臺積太陽能股份有限公司
• 主分類號: H01L31/18
• 分類號: H01L31/18;H01L31/20;H01L31/0352;H01L31/02;H01L31/06
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;孫征

技術領域

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

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。

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。

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（relaxing?back）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。

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高而提高。

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

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。

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。

在該方法中，所述間隔件材料包括金屬氧化物。

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。

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。

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。

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。

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%。

在該方法中，加熱步驟包括：將所述襯底加熱至約400℃至約600℃的溫度。

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100nm至約500nm之間的二氧化硅粒子；以及加熱步驟包括將所述襯底加熱至約400℃至約600℃之間的溫度。

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。

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。

在該方法中，所述間隔件材料包括二氧化硅。

在該方法中，所述間隔件材料包括尺寸介于約100nm至約500nm之間的粒子。

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。

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。

在該太陽能電池中，所述間隔件包括絕緣材料。

在該太陽能電池中，所述間隔件包括尺寸介于約100nm至約500nm之間的粒子。

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。

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