[發明專利]用于光電薄層太陽能電池的多層背電極及其用于制造薄層太陽能電池和模塊的應用、包含多層背電極的光電薄層太陽能電池和模塊及其制造方法

有效

• 申請號: 201380028771.5
• 申請日: 2013-02-18
• 公開（公告）號: CN104350606A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: V.普羅布斯特
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224;H01L31/032;H01L31/0749
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 盧江;胡莉莉

技術領域

如下的發明涉及一種用于光電薄層太陽能電池的多層背電極、該多層背電極用于制造薄層太陽能電池和薄層太陽能模塊的應用、包含根據本發明的多層背電極的光電薄層太陽能電池和模塊、以及一種用于制造光電薄層太陽能電池和模塊的方法。

背景技術

合適的光電太陽能模塊一方面包括結晶和無定形硅太陽能模塊并且另一方面包括所謂的薄層太陽能模塊。在后一種情況下，一般使用IB-IIIA-VIA化合物半導體層、所謂的黃銅礦半導體吸收層。在這些薄層太陽能模塊的情況下，通常鉬背電極層平放在玻璃襯底上。該鉬背電極層在一種方法變型方案中配備有包括銅和銦以及必要時鎵的前體金屬薄層并且緊接著在存在硫化氫和/或硒化氫和/或硒或硫時在溫度提高的情況下轉化成所謂的CIS或CIGS系。

為了能夠可靠地實現可接受的效率，通常已經在選擇和制造背電極層時需要特別注意。

例如，背電極層必須擁有高橫向導電性，以便確保低損耗的串行布線。從襯底和/或半導體吸收層遷移、例如擴散的物質也應對背電極層的質量和功能范圍（Funktionsweite）無影響。此外，背電極層的材料必須具有與襯底和位于該襯底之上的層的熱膨脹特性的良好匹配，以便避免微裂紋。最后，在襯底表面上的附著也應滿足所有常見的使用要求。

盡管可以通過使用特別純的背電極材料得到良好效率，不過經常隨之出現不成比例地高的生產成本。此外，前面所提及的遷移現象、尤其是擴散現象在通常的生產條件下并非罕見地導致背電極材料的顯著污染。

根據DE?44?42?824?C1應通過如下方式得到具有形態上良好地構造的吸收層和良好效率的太陽能電池，即黃銅礦半導體吸收層利用來自組鈉、鉀和鋰的元素以10¹⁴到10¹⁶個原子/cm²的劑量摻雜，并且同時在襯底與半導體吸收層之間設置擴散阻擋層。替代地提出，假如應舍棄擴散阻擋層，則使用無堿襯底。

Bl?sch等人（Thin?Solid?Films?2011）提出，在使用聚酰亞胺襯底膜的情況下使用由鈦、氮化鈦和鉬構成的層系統，以便獲得良好的附著特性和令人滿意的熱特性分布。Bl?sch等人（IEEE，2011年，第一卷，第2期，第194到199頁）提出為了使用柔性薄層太陽能電池此外使用不銹鋼襯底膜，首先為了改進附著性的目的而將薄鈦層施加到該不銹鋼襯底膜上。利用這樣的CIGS薄層太陽能電池取得令人滿意的結果，該CIGS薄層太陽能電池裝備了鈦/鉬/鉬三個層。還利用WO?2011/123869?A2的技術教導追求改進的薄層太陽能電池。其中所公開的太陽能電池包括鈉玻璃襯底、鉬背電極層、CIGS層、緩沖層、由本征氧化鋅構成的層和由利用鋁摻雜的氧化鋅構成的層。第一分離溝在鉬層、CIGS層和粉末層之上延伸，第二分離溝在鉬層之上開始。絕緣材料被沉積在第一分離溝中或沉積在第一分離溝上，并且前電極層應傾斜地沉積到包括第一分離溝在內的太陽能電池上。以此方式應獲得具有改進的光輸出的薄層太陽能電池。US?2004/014419?A1致力于提供薄層太陽能電池，其鉬背電極層具有改進的效率。這應通過如下方式來實現：給玻璃襯底配備由鉬構成的背電極層，該背電極層的厚度不應超過500nm。

可以考慮將極大不同的金屬、如鎢、鉬、鉻、鉭、鈮、釩、鈦和錳作為用于薄層太陽能電池的合適的背電極材料，這已經可以在Orgassa等人（Thin?Solid?Films，2003年，第431-432卷，第1987至1993頁）中找到。

發明內容

因此，本發明所基于的任務是提供用于薄層太陽能電池或模塊的背電極系統，這些背電極系統不再有現有技術的缺點并且這些背電極系統尤其以成本低和可靠的方式可再現地導致具有高效率的薄層太陽能模塊。

相應地，找到了用于光電薄層太陽能電池的多層背電極，該多層背電極以如下順序包括至少一個塊體背電極層、至少一個尤其歐姆的接觸層，

-?通過借助物理和/或化學氣相沉積在使用至少一種金屬硫族化物源的情況下涂敷至少一個層而獲得，所述層包含至少一種金屬硫族化物或基本上由至少一種金屬硫族化物構成，其中該金屬硫族化物的金屬優選地選自鉬、鎢、鉭、鈷和/或鈮，并且該金屬硫族化物的硫族元素尤其選自硒和/或硫，或