[發(fā)明專利]太陽能電池及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410056335.5
• 申請日: 2014-02-19
• 公開（公告）號: CN103996725A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金正勛;安商爀;金炫徹;車始英;白南錫
• 申請（專利權(quán)）人: 三星SDI株式會社
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/0296;H01L31/06;H01L31/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 金擬粲

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2013年2月19日在美國專利商標(biāo)局提交的美國臨時(shí)申請No.61/766,585的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容通過參考引入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施方式涉及太陽能電池及其制造方法。

背景技術(shù)

太陽能電池是將太陽能轉(zhuǎn)化為電能、(與化石燃料相比)產(chǎn)生較少的污染物且是半永久性的替代能源。

硅太陽能電池可包括體積大的單晶硅或多晶硅、或非晶硅。硅太陽能電池可具有高的效率，但其制造成本高。有機(jī)太陽能電池可具有低的制造成本，但其效率和穩(wěn)定性低。化合物半導(dǎo)體太陽能電池具有比硅太陽能電池低的制造成本及高的效率和穩(wěn)定性。

化合物半導(dǎo)體太陽能電池可包括由p-型化合物半導(dǎo)體形成的光吸收層和設(shè)置于所述p-型化合物半導(dǎo)體上的n-型緩沖層。所述光吸收層可為CIGS薄膜，例如Cu(In,Ga)Se₂，和所述緩沖層可由例如CdS、ZnO或ZnS形成。

然而，包括這樣的緩沖層的太陽能電池的效率可進(jìn)一步改善。

因此，進(jìn)一步改善太陽能電池的效率的緩沖層是合乎需要的。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的一個(gè)方面涉及包括具有新型結(jié)構(gòu)的緩沖層的太陽能電池。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的另一方面涉及制造所述太陽能電池的方法。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，太陽能電池包括：包括p-型化合物半導(dǎo)體的光吸收層；和在所述光吸收層上的包括第一緩沖層和第二緩沖層的緩沖層，所述第二緩沖層在所述第一緩沖層和所述光吸收層之間，且所述第一緩沖層的硫化鋅(ZnS)濃度大于所述第二緩沖層的ZnS濃度。

所述太陽能電池可進(jìn)一步包括在所述緩沖層上的窗口層，所述窗口層包括n-型金屬氧化物半導(dǎo)體。

在一些實(shí)施方式中，所述緩沖層具有ZnS濃度梯度且所述緩沖層的ZnS濃度沿著從所述第一緩沖層到所述第二緩沖層的方向降低。

所述緩沖層的ZnS濃度可沿著從所述第一緩沖層到所述第二緩沖層的方向連續(xù)地降低。

在一些實(shí)施方式中，所述第一緩沖層中的ZnS對Zn(S,O,OH)之比在約0.25-約0.63的范圍內(nèi)。

在一些實(shí)施方式中，所述第二緩沖層中的ZnS對Zn(S,O,OH)之比可小于約0.25。

所述第一緩沖層的厚度對所述第二緩沖層的厚度的厚度比在3:1-1:3的范圍內(nèi)。

所述第一緩沖層的厚度可與所述第二緩沖層的厚度基本上相同。

所述緩沖層可具有在約1nm-約2μm的范圍內(nèi)的厚度。

在一些實(shí)施方式中，所述光吸收層的所述p-型化合物半導(dǎo)體由組成式1：CuIn_1-xGa_x(S_ySe_1-y)₂表示，其中0≤x<1，和0<y<1。

所述第一緩沖層可具有在約0.5nm-約1μm的范圍內(nèi)的厚度。

在一些實(shí)施方式中，所述光吸收層的表面具有0.5原子%或更大的硫(S)濃度。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，太陽能電池包括：包括p-型化合物半導(dǎo)體的光吸收層；和在所述光吸收層上的緩沖層，所述緩沖層具有ZnS濃度梯度，和所述緩沖層的ZnS濃度沿著從所述緩沖層的面對所述光吸收層的表面到所述緩沖層的遠(yuǎn)離所述光吸收層的表面的方向增大。所述緩沖層中的ZnS對Zn(S,O,OH)之比不超過約0.63。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，制造太陽能電池的方法包括：制備包括硫酸鋅(ZnSO₄)、硫脲(SC(NH₂)₂)和氫氧化銨(NH₄OH)的水溶液；和將包括p-型化合物半導(dǎo)體的光吸收層浸漬在所述水溶液7分鐘或更多以在所述光吸收層上形成緩沖層。

在一些實(shí)施方式中，所述浸漬包括將所述光吸收層浸漬在所述水溶液中在7分鐘-30分鐘的范圍內(nèi)的時(shí)間段。

所述水溶液的溫度可在約55℃-約70℃的范圍內(nèi)。

在一些實(shí)施方式中，所述水溶液中的硫酸鋅的濃度在約0.01M-約0.1M的范圍內(nèi)。

所述水溶液中的所述硫脲的濃度可在約0.2M-約1.3M的范圍內(nèi)。

在一些實(shí)施方式中，所述水溶液中的所述氫氧化銨的濃度在約1M-約5M的范圍內(nèi)。

所述水溶液的pH可在約10-約13的范圍內(nèi)。