具有高透射率結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電氧化物層及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了具有改善的透射率的透明導(dǎo)電層的太陽能電池。太陽能電池可以包括：含有設(shè)置在襯底上方的吸收層的太陽能電池子結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在子結(jié)構(gòu)上方的透明導(dǎo)電氧化物（TCO）層。TCO層可以包括其中的TCO膜和多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)。TCO層可以具有比可比較的同質(zhì)TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。高透射率結(jié)構(gòu)可以是選自由穿孔、高透射比顆粒以及它們的組合所組成的組。本文還描述了制造具有改善的透射率的透明導(dǎo)電層的太陽能電池的方法。
【專利說明】具有高透射率結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電氧化物層及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有含高透射率結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電氧化物層的太陽能電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是用于通過陽光直接生成電流的光伏組件。由于對(duì)清潔能源的日益增長的需求，近年來太陽能電池的制造急劇擴(kuò)大并且繼續(xù)擴(kuò)張。由于透明導(dǎo)電氧化物(TCO)膜用作透明涂層以及還用作電極的多功能性，它們通常用于太陽能電池中。為了提供這兩種功能，選擇呈現(xiàn)太陽光的高透射率和高導(dǎo)電性(低電阻性)的材料來制作TCO膜。先前嘗試增大透射率和電阻率的方法和技術(shù)并不完全成功。在許多情況下，通過添加摻雜物來降低電阻導(dǎo)致不期望的透射率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種太陽能電池，包括:太陽能電池子結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在襯底上方的吸收層；以及透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，設(shè)置在所述子結(jié)構(gòu)上方，所述TCO層包括其中設(shè)有多個(gè)獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)的TCO膜，并且所述獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)具有比所述TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。
[0004]在該太陽能電池中，所述TCO膜包括選自由摻鋁ZnO、摻鎵ZnO、摻鋁鎵ZnO、摻硼ZnO、摻銦CdO、銦錫氧化物、摻氟SnO以及它們的組合所組成的組。
[0005]在該太陽能電池中，所述獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)具有至少SOOnm的最小截面尺寸。
[0006]在該太陽能電池中，所述獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)具有100微米以下的最大截面尺寸。
[0007]在該太陽能電池中，所述獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)包括穿孔和高透射率顆粒中的至少一種。
[0008]在該太陽能電池中，所述TCO層的導(dǎo)電率至少為5X103S/cm。
[0009]在該太陽能電池中，所述TCO層的電阻率為5Χ10_4Ω.cm以下。
[0010]在該太陽能電池中，所述TCO層的透射率相對(duì)于可比較的同質(zhì)TCO膜的透射率至少增加5%。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種太陽能電池，包括:太陽能電池子結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在襯底上的吸收層；以及透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，設(shè)置在所述太陽能電池子結(jié)構(gòu)上方，所述TCO層包括其中設(shè)有多個(gè)間隔開的顆粒的TCO膜，所述顆粒具有至少800nm的最小截面尺寸并且嵌入所述TCO膜中，并且所述TCO層具有比可比較的同質(zhì)TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種用于形成太陽能電池的方法，包括:提供太陽能電池子結(jié)構(gòu)，所述太陽能電池子結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在襯底上方的吸收層；以及形成設(shè)置在所述子結(jié)構(gòu)上方的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，其中，所述TCO層包括其中設(shè)有多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的TCO膜，并且所述TCO層具有比可比較的同質(zhì)TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。
[0013]在該方法中，所述TCO層的透射率相對(duì)于所述可比較的同質(zhì)TCO膜的透射率至少增加5%。
[0014]在該方法中，形成所述TCO層包括:在所述子結(jié)構(gòu)上方沉積多個(gè)間隔開的部件；以及在所述間隔開的部件之間沉積所述TCO膜。
[0015]在該方法中，所述間隔開的部件選自由顆粒、突出物、生長抑制劑以及它們的組合所組成的組。
[0016]該方法進(jìn)一步包括:去除所述間隔開的部件。
[0017]在該方法中，所述間隔開的部件包括生長抑制劑，并且沉積所述TCO膜包括采用MOCVD工藝生長所述TCO膜。
[0018]在該方法中，所述間隔開的部件包括透射率大于所述TCO膜的透射率的顆粒。
[0019]在該方法中，所述間隔開的部件包括透射率小于所述TCO膜的透射率的顆?；蛲怀鑫?。
[0020]在該方法中，所述間隔開的部件是顆粒，并且沉積所述多個(gè)間隔開的部件包括:形成含有懸浮在溶劑中的所述顆粒的溶液；在所述子結(jié)構(gòu)上方涂覆所述溶液；以及去除所述溶劑。
[0021]在該方法中，所述間隔開的部件是突出物，并且所述方法進(jìn)一步包括通過蝕刻去除所述關(guān)出物。
[0022]在該方法中，所述間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)選自由顆粒、穿孔以及它們的組合所組成的組。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)以下詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，附圖的各種部件不必按比例繪制。相反，為清楚起見，各種部件的尺寸可以任意增大或縮小。在整個(gè)說明書和全部附圖中，相似的參考標(biāo)號(hào)用于表示相似的部件。
[0024]圖1是具有含多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電層的太陽能電池的截面圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明示出方法的實(shí)施例的流程圖；
[0026]圖3示出用于形成具有含多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電層的太陽能電池的一個(gè)實(shí)施例，其中，A系列示出截面圖并且B系列示出俯視圖；
[0027]圖4示出用于形成透明導(dǎo)電層具有多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的太陽能電池的第二實(shí)施例，其中，A系列示出截面圖并且B系列示出俯視圖；
[0028]圖5示出用于形成透明導(dǎo)電層具有多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的太陽能電池的第三實(shí)施例，其中，A系列示出截面圖并且B系列示出俯視圖；
[0029]圖6是TCO膜中的高透射率結(jié)構(gòu)的SEM ；
[0030]圖7是圖6所示的TCO膜中的高透射率結(jié)構(gòu)的吸收光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明提供了透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層包括間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的太陽能電池。間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100相互之間分隔并且彼此不直接接觸。因此，在沒有TCO膜材料的情況下，間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100形成不連續(xù)的結(jié)構(gòu)。高透射率結(jié)構(gòu)使得TCO層能夠利用具有增大的導(dǎo)電率(例如載流子密度)的TCO膜同時(shí)維持可吸收輻射的足夠的透射率以制造有效的太陽能電池。本發(fā)明還提供了形成本文所述的TCO層的方法。圖1提供了包括含多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的TCO層的太陽能電池的截面圖。結(jié)合隨后的附圖提供了 TCO層和用于形成TCO層的方法的更多細(xì)節(jié)。
[0032]在一些實(shí)施例中，描述了包括太陽能電池子結(jié)構(gòu)20和設(shè)置在子結(jié)構(gòu)20上方的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層30的太陽能電池10。子結(jié)構(gòu)20可以包括以下部件中的一個(gè)或多個(gè):襯底40、反射(背電極)層50、吸收層60、緩沖層70和保護(hù)涂層80。在一些實(shí)施例中，可以在襯底40上方設(shè)置反射層50，可以在反射層50上方設(shè)置吸收層60，可以在吸收層60上方設(shè)置緩沖層70，以及可以在緩沖層70上方設(shè)置保護(hù)涂層80?？梢栽谝r底40上方設(shè)置吸收層60。
[0033]在一些實(shí)施例中，子結(jié)構(gòu)20可以包括滿足特定的太陽能電池的設(shè)計(jì)要求的附加層。例如，可以在襯底40和吸收層60之間和/或在吸收層60和TCO層30之間包括附加的緩沖層和阻擋層?？梢允褂酶鞣N形成方法來沉積本文所描述的多層，各種形成方法包括但不限于化學(xué)汽相沉積、物理汽相沉積以及溶劑方法(例如，化學(xué)浴沉積)。
[0034]在一些實(shí)施例中，襯底40可以是諸如鈉鈣玻璃的玻璃襯底，或者在其他實(shí)施例中可以是任何其他合適的材料。其他合適的材料包括但不限于諸如聚酰亞胺或者金屬箔的更柔韌的材料。
[0035]反射層50可以用作太陽能電池的背接觸件并且可以將未被吸收的輻射反射回吸收層60中。在一些實(shí)施例中，反射層50可以是鑰(例如，通過濺射沉積的)或者在其他實(shí)施例中可以是諸如Pt、Au、Ag、Ni或Cu的任何合適的材料。
[0036]吸收層60可以包括一層或多層吸收膜。在一些實(shí)施例中，吸收層60可以包括銅銦鎵硒(CIGS)膜，或者在其他實(shí)施例中可以包括諸如CuInSe2 (CIS)、CuGaSe2 (CGS)、Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)、Cu (In，Ga) (Se，S) 2 (CIGSS)、CdTe 或者非晶硅的任何合適的膜。在一些實(shí)施例中，吸收層60可以包括諸如P型CIGS膜的吸收膜。
[0037]在一些實(shí)施例中，緩沖層70可以是η型膜，或者在其他實(shí)施例中可以是P型膜。在吸收層60包括P型膜的情況下，緩沖層70可以是η型膜。在一些實(shí)施例中，緩沖層可以是CdS膜，或者在其他實(shí)施例中，可以是諸如ZnS、In2S3、In2Se3或ZrvxMgxO的任何合適的材料。在一些實(shí)施例中，可以通過化學(xué)浴沉積來沉積緩沖層70，或者在其他實(shí)施例中，可以使用任何合適的技術(shù)來沉積緩沖層70。
[0038]可以在緩沖層70上方設(shè)置保護(hù)涂層80。在一些實(shí)施例中，保護(hù)涂層80可以是本征氧化鋅層(1-ZnO),或者在其他實(shí)施例中可以是任何合適的材料。尤其是當(dāng)使用濺射施加后續(xù)的層(例如TCO層30)時(shí)，保護(hù)涂層80可以有助于防止對(duì)下面的結(jié)構(gòu)40、50、60和70的損害。
[0039]優(yōu)選地，如圖3B (iv)、4B (iii)和5B (iv)所示，TCO層30可以包括在其中具有多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100的TCO膜90。TCO層30具有比可比較的同質(zhì)TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。在一些實(shí)施例中，TCO膜90可以包括選自由摻鋁ZnO (ΑΖ0)、摻鎵ZnO (GZ0)、摻鋁鎵ZnO (AGZ0)、摻硼ZnO (ΒΖ0)、摻銦CdO、銦錫氧化物(ΙΤ0)、摻氟SnO(FSO)和它們的組合。如本文所使用的，“可比較的同質(zhì)TCO膜”指的是使用相同的沉積技術(shù)形成在相同的結(jié)構(gòu)上的TCO膜，其具有與TCO膜90相同的組成而沒有含高透射率結(jié)構(gòu)100。
[0040]如本文所使用的，“可吸收輻射”通常指的是可通過太陽能電池的吸收層或多層吸收的福射?？晌崭Ｉ涞牟ㄩL可以在10nm至100nm或380nm至750nm的范圍內(nèi)。
[0041]如本文所使用的，“高透射率結(jié)構(gòu)”指具有比TCO膜90的透射率更大的可吸收輻射的透射率的結(jié)構(gòu)。高透射率結(jié)構(gòu)的實(shí)例包括但不限于顆粒和穿孔(即，孔)。
[0042]因次，在一些實(shí)施例中，太陽能電池包括:含有設(shè)置在襯底上方的吸收層的太陽能電池子結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在該子結(jié)構(gòu)上方的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，其中，TCO層包括具有在其中的多個(gè)分離的、間隔開的結(jié)構(gòu)的TCO膜。該分離的、間隔開的結(jié)構(gòu)的可吸收輻射的透射率大于TCO膜材料的透射率。
[0043]在一些實(shí)施例中，高透射率結(jié)構(gòu)100具有至少800nm或者至少I微米或者至少1.2微米的最小截面尺寸。在一些實(shí)施例中，選擇高透射率結(jié)構(gòu)100的尺寸，使得可吸收輻射能夠穿過高透射率結(jié)構(gòu)100以到達(dá)下面的太陽能電池子結(jié)構(gòu)20。如本文所使用的，“最小截面尺寸”指的是在TCO層30 (B卩，從TCO層上方觀看時(shí))的平面中的最小尺寸。
[0044]在一些實(shí)施例中，高透射率結(jié)構(gòu)100最大的截面尺寸為100微米以下、或者20微米以下、或者10微米以下。如本文所使用的，“最大截面尺寸”指的是在TCO層30 (即，從TCO層上方觀看時(shí))的平面中的最大尺寸。
[0045]在一些實(shí)施例中，高透射率結(jié)構(gòu)是選自由穿孔、高透射率顆粒和它們的組合所組成的組。在一些實(shí)施例中，例如，如圖3和圖5所示，高透射率結(jié)構(gòu)100能夠完全穿過TCO膜90。在其他實(shí)施例中，例如，如圖4所示，高透射率結(jié)構(gòu)100可以嵌入太陽能電池10中并且TCO膜90可以延伸至一個(gè)或多個(gè)高透射率結(jié)構(gòu)100上方或下方。
[0046]在一些實(shí)施例中，TCO層30可以具有至少103S/cm的導(dǎo)電率、至少5X103S/cm的導(dǎo)電率或者至少104S/cm的導(dǎo)電率。在一些實(shí)施例中，TCO膜90中的載流子濃度可以是至少102°/cm3、至少12Vcm3或者至少1022/cm3。在一些實(shí)施例中，TCO層30的電阻率可以是10-3Ω.cm或更小、5Χ 10-4Ω.cm或更小或者10-4Ω.cm或更小。
[0047]在一些實(shí)施例中，TCO層30的透射率相對(duì)于可比較的同質(zhì)TCO膜的透射率增大了至少5%。在其他實(shí)施例中，相對(duì)于可比較的同質(zhì)TCO膜，透射率增大了至少7.5%。在又一些實(shí)施例中，相比于可比較的同質(zhì)TC0，透射率增大了至少5%;或者相比于可比較的同質(zhì)TCO膜，增大了至少7.5%;或者相比于可比較的同質(zhì)TCO膜，增大了至少10%。如本文所使用的，“相比于”用于指的是絕對(duì)的差別，而“相對(duì)于”用于指的是相對(duì)于初始值的增長百分t匕。例如，如果可比較的同質(zhì)TCO膜具有80%的透射率，則相比于80%增長5%是85%，而相對(duì)于80%增長5%是84%。
[0048]在另一個(gè)實(shí)施例中，太陽能電池10可以包括:包括設(shè)置在襯底40上的吸收層的太陽能電池子結(jié)構(gòu)20 ;和設(shè)置在太陽能子結(jié)構(gòu)20上方的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層30。TCO層30可以包括TCO膜90和具有其中的多個(gè)間隔開的顆粒100。顆粒100可以具有至少800nm的最小的截面尺寸并且可以嵌入TCO膜90中。TCO層30可以具有比可比較的同質(zhì)TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。
[0049]根據(jù)一些實(shí)施例，圖2是描述用于實(shí)施包括具有多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100的TCO層30的太陽能電池 的形成的主要方法的流程圖。在步驟200中，提供了太陽能電池子結(jié)構(gòu)20。以上參考圖1描述了子結(jié)構(gòu)20的附加細(xì)節(jié)。步驟202提供了在子結(jié)構(gòu)20上沉積間隔開的部件。步驟202可以包括沉積一種或多種突出物204、顆粒206或生長抑制劑208。步驟210提供了在間隔開的部件110之間沉積TCO膜。步驟212是任選的，提供了去除間隔開的部件110。步驟214是任選的，提供了可以包括但不限于化學(xué)機(jī)械拋光、劃線、除邊、接合、層壓和封裝的進(jìn)一步加工。
[0050]圖3至圖5示出本文中所述的形成TCO層30的具體方法。圖3至圖5的A和B系列分別示出在制造包括間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100的TCO層30的工藝期間的中間結(jié)構(gòu)的截面圖和俯視圖。
[0051]圖3 (i)示出圖2的步驟200中的太陽能電池子結(jié)構(gòu)20。圖3 (ii)示出子結(jié)構(gòu)20和沉積在子結(jié)構(gòu)20上方的多個(gè)間隔開的部件110?？梢栽谧咏Y(jié)構(gòu)20上沉積間隔開的部件110。間隔開的部件110可以是突出物或者顆粒。在間隔開的部件110是突出物的情況下，可以通過各種技術(shù)形成突出物，包括但不限于使用掩模技術(shù)(諸如光刻)的化學(xué)汽相沉積(CVD)技術(shù)或者物理汽相沉積(PVD)技術(shù)。CVD和PVD技術(shù)的實(shí)例包括但不限于常壓化學(xué)汽相沉積(APCVD)、原子層沉積(ALD)、等離子體增強(qiáng)的化學(xué)汽相沉積(PECVD)、金屬有機(jī)物化學(xué)汽相沉積(MOCVD)和濺射。
[0052]在間隔開的部件110是顆粒的情況下，在一些實(shí)施例中可以通過使用溶液技術(shù)來沉積顆粒，而在其他實(shí)施例中可以使用任何合適的技術(shù)。例如，這些技術(shù)可以包括形成含有懸浮在溶劑中的顆粒的溶液。在一些實(shí)施例中，溶劑可以是或者可以包括乙醇或異丙醇，而在其他實(shí)施例中，可以包括任何合適的溶劑。溶液還可以包括一種或多種分散的藥劑或其他合適的成分?？梢詫⑷芤菏┯迷谧咏Y(jié)構(gòu)上并且可以通過例如蒸發(fā)去除該溶劑。
[0053]圖3 (iii)示出在間隔開的部件110之間沉積TCO膜90之后的圖3 (ii)的中間結(jié)構(gòu)。可以通過CVD技術(shù)或PVD技術(shù)來施加TCO膜90，施加TCO膜可以是選擇性的或者非選擇性的。如圖3 (iii)所示，TCO膜90可以覆蓋間隔開的部件110的頂部。
[0054]圖3 (iv)示出在去除間隔開的部件110 (如圖2的步驟212)之后的圖3 (iii)的中間結(jié)構(gòu)。在去除間隔開的部件(如圖3的方法)的情況下，間隔開的部件的透射率可以小于或等于TCO膜的透射率。先前被間隔開的部件110占據(jù)的空間用作間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100。具體地，在一些實(shí)施例中，圖3 (iv)的高透射率結(jié)構(gòu)(即間隔)可以是穿孔。
[0055]可以通過各種技術(shù)去除間隔開的部件110，各種技術(shù)包括但不限于蝕刻、振動(dòng)(例如在去離子水的水浴中)或者它們的組合。在一個(gè)實(shí)施例中，間隔開的部件I1可以是在去離子水中使用超聲波浴去除的顆粒。在另一個(gè)實(shí)施例中，間隔開的部件110可以是通過選擇性蝕刻(例如，通過酸)去除的突出物。
[0056]圖4描述了用于制造透明導(dǎo)電層30和間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的另一方法。圖4
(i)示出了如圖2的步驟200中的太陽能電池子結(jié)構(gòu)20。圖4 (ii)示出子結(jié)構(gòu)20和沉積在子結(jié)構(gòu)20上方的多個(gè)間隔開的部件110?？梢栽谧咏Y(jié)構(gòu)20上沉積間隔開的部件110，并且該間隔開的部件可以是突出物或者顆粒。間隔開的部件110的可吸收輻射的透射率大于TCO膜90的可吸收輻射的透射率。
[0057]與圖3相同，當(dāng)圖4 (ii)中間隔開的部件110是突出物時(shí)，可以通過各種技術(shù)形成突出物，該各種技術(shù)包括但不限于使用掩模技術(shù)(諸如光刻)的化學(xué)汽相沉積(CVD)技術(shù)或者物理汽相沉積(PVD)技術(shù)。與圖3相同，當(dāng)圖4 (ii)的間隔開的部件110是顆粒時(shí)，可以通過使用諸如先前描述的溶液技術(shù)來沉積顆粒。
[0058]圖4 (iii)示出在間隔開的部件110之間沉積TCO膜90之后的圖4 (ii)的中間結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^CVD技術(shù)或PVD技術(shù)來沉積TCO膜90該沉積可以是選擇性的或非選擇性的。在一些實(shí)施例中，可以通過MOCVD工藝來選擇性地沉積TCO膜90，或者在其他實(shí)施例，通過任何其他合適的工藝來選擇性地沉積TCO膜90。如圖4 (iii)所示，在一些實(shí)施例中，TCO膜90可以覆蓋間隔開的部件110的頂部。在圖4的實(shí)施例中，間隔開的部件110還可以是間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100。在一些實(shí)施例中TCO膜90可以與間隔開的結(jié)構(gòu)110—樣厚或者比間隔開的結(jié)構(gòu)110更厚，而在其他實(shí)施例中，間隔開的結(jié)構(gòu)110可以延伸至TCO膜90上。在一些實(shí)施例中，不管TCO膜90和間隔開的結(jié)構(gòu)110的相對(duì)厚度是多少，TCO膜都不覆蓋件隔開的結(jié)構(gòu)。
[0059]圖5描述了用于制造透明導(dǎo)電層30和間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的另一方法。圖5
(i)示出了如圖2的步驟200中的太陽能電池子結(jié)構(gòu)20。圖5 (ii)示出子結(jié)構(gòu)20和沉積在子結(jié)構(gòu)20上方的多個(gè)間隔開的部件110。可以在子結(jié)構(gòu)20上沉積間隔開的部件110。間隔開的部件110可以是或者可以包括生長抑制劑120。在一些實(shí)施例中，生長抑制劑可以是酸或乙醇(例如酒精)，或者在其他實(shí)施例中，是任何合適的材料(例如，涂層)。可以通過噴灑(霧化)微滴在子結(jié)構(gòu)20上方或上施加生長抑制劑120。
[0060]圖5 (iii)示出在間隔開的生長抑制劑110/120之間沉積TCO膜之后的圖5 (ii)的中間結(jié)構(gòu)?？梢酝ㄟ^CVD技術(shù)或PVD技術(shù)來施加TCO膜90，可以在子結(jié)構(gòu)20上的生長抑制劑120上方選擇性地沉積該TCO膜90。
[0061]圖5 (iv)示出在如在圖2的步驟212中去除間隔開的部件110/120之后的圖5(iii)的中間結(jié)構(gòu)。先前被上述間隔開的生長抑制劑120占據(jù)的空間用作間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100。具體地，圖5 (iv)的間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100可以是穿孔?？梢酝ㄟ^各種技術(shù)去除間隔開的部件110，各種技術(shù)包括但不限于清洗、振動(dòng)(例如在去離子水的水浴中)或它們的組合。
[0062]圖6示出了獨(dú)立的間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100的SEM圖像以及下面的結(jié)構(gòu)的示意性截面圖。使用一滴HCl作為生長抑制劑來形成圖6中間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100，之后選擇性地沉積由摻硼ZnO (BZO)所形成的TCO膜90。TCO膜90和下面的CIGS子結(jié)構(gòu)20的厚度都是1500 μ m以及高透射率結(jié)構(gòu)的直徑是200 μ m。
[0063]圖7是在圖6的間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100的整個(gè)寬度上的吸收光譜。如通過掃描可以明顯看到，銅、硒、銦和硫信號(hào)在間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)100內(nèi)很大，但是在存在TCO膜90情況下，它們被鋅信號(hào)抑制。數(shù)據(jù)證實(shí)了本文中所述的TCO層30的策略的有效性。
[0064]在一些實(shí)施例中，提供太陽能電池。太陽能電池可以包括:含有設(shè)置在襯底上方的吸收層的太陽能電池子結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置在該子結(jié)構(gòu)上方的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層。TCO層包括其中具有多個(gè)獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)的TCO膜。獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)比TCO膜具有更高的可吸收輻射的透射率。
[0065]在一些實(shí)施例中，TCO膜包括選自由摻鋁ZnO、摻鎵ZnO、摻鋁鎵ZnO、摻硼ZnO、摻銦CdO、銦錫氧化物、摻氟SnO以及它們的組合所組成的組的組分。
[0066]在一些實(shí)施例中，獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)具有至少800nm的最小截面尺寸。
[0067]在一些實(shí)施例中，獨(dú)立的間隔開的間隔結(jié)構(gòu)具有直徑為100微米或更小的最大截面尺寸。
[0068]在一些實(shí)施例中，獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)是選自由穿孔、高透射率顆粒以及它們的組合所組成的組。
[0069]在一些實(shí)施例中，TCO層的導(dǎo)電率是至少103S/cm。在一些實(shí)施例中，所述TCO層的電阻率是10_3Ω.cm或者更小。
[0070]在一些實(shí)施例中，所述TCO層的透射率相對(duì)于可比較的同質(zhì)TCO膜增大了至少5%。
[0071]在一些實(shí)施例中，提供太陽能電池。太陽能電池包括含有設(shè)置在襯底上的吸收層的太陽能電池子結(jié)構(gòu)；以及設(shè)置在太陽能電池子結(jié)構(gòu)上方的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層。TCO層包括其中的TCO膜和多個(gè)間隔開的顆粒。該顆粒具有至少SOOnm的最小截面尺寸并且嵌入TCO膜中。TCO層具有比可比較的同質(zhì)TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。
[0072]在一些實(shí)施例中，提供了一種形成太陽能電池的方法。該方法可以包括提供含有設(shè)置在襯底上方的吸收層的太陽能電池子結(jié)構(gòu)；以及設(shè)置在該子結(jié)構(gòu)上方的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層。TCO層包括在其中的TCO膜和多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)，并且TCO層具有比可比較的同質(zhì)TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。
[0073]在一些實(shí)施例中，TCO層的透射率相對(duì)于可比較的同質(zhì)TCO膜增大了至少5%。
[0074]在一些實(shí)施例中，形成TCO層包括:(i)在子結(jié)構(gòu)上方沉積多個(gè)間隔開的部件；以及在間隔開的部件之間沉積TCO膜。
[0075]在一些實(shí)施例中，間隔開的部件是選自由顆粒、突出物、生長抑制劑和它們的組合所組成的組。
[0076]在一些實(shí)施例中，該方法還包括去除間隔開的部件。
[0077]在一些實(shí)施例中，間隔開的部件包括生長抑制劑。在一些實(shí)施例中，生長抑制劑包括液體。
[0078]在一些實(shí)施例中，間隔開的部件包括透射率大于TCO膜的透射率的顆粒。
[0079]在一些實(shí)施例中，間隔開的部件包括透射率小于或等于TCO膜的透射率的顆?；蛲怀鑫铩?br> [0080]在一些實(shí)施例中，間隔開的部件是顆粒，并且沉積多個(gè)間隔開的部件包括:(i)形成含有懸浮在溶劑中的顆粒的溶液；(ii )在子結(jié)構(gòu)上方施用溶液；以及(iii )去除溶劑。
[0081]在一些實(shí)施例中，間隔開的部件是突出物，并且該方法進(jìn)一步包括通過蝕刻去除突出物。
[0082]在一些實(shí)施例中，間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)是選自由顆粒、穿孔和它們的組合所組成的組。
[0083]前文僅示出了本發(fā)明的原理。因此，應(yīng)該理解，盡管本文中沒有明確描述或示出，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)想出實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的原理并且包括在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種布置。而且，本文中所引用的所有實(shí)例和條件語言主要旨在明確僅用于教導(dǎo)性目的并且?guī)椭x者理解本發(fā)明的原理和發(fā)明人推動(dòng)本領(lǐng)域所作出的發(fā)明構(gòu)思，并且這些實(shí)例和條件語言應(yīng)該理解為不限于具體引用的實(shí)例和條件。再者，本文引用本發(fā)明的原理、方面和實(shí)施例，以及他們的具體實(shí)例所有陳述意圖涵蓋它們的結(jié)構(gòu)和功能的等同物。此外，這樣的等同物意圖包括現(xiàn)在已知的等同物和未來發(fā)展的等同物，即，不管結(jié)構(gòu)怎樣，能夠?qū)嵤┫嗤δ艿娜魏卧0084]結(jié)合被視為整個(gè)說明書的一部分的附圖來閱讀示例性實(shí)施例的描述。在說明書中，諸如“下部”、“上部”、“水平的”、“垂直的”、“在…上方”、“在…下方”、“向上”、“向下”、“頂部”、“底部”的空間相對(duì)位置的術(shù)語以及它們的派生詞(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等)應(yīng)該解釋為如所討論的附圖所述或所示的定向。這些空間相對(duì)位置的術(shù)語是為了方便描述并且不必要求以特定的定向構(gòu)造或操作該裝置。除非另有指明，否則關(guān)于附接、連接等的術(shù)語(諸如“連接”和“互連”)指的是結(jié)構(gòu)直接地相互固定或附接或通過中間結(jié)構(gòu)間接地相互固定或附接的關(guān)系，以及可移動(dòng)的或剛性附接或關(guān)系。
[0085]盡管根據(jù)示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此。相反，所附權(quán)利要求應(yīng)該寬泛地解釋為以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的范圍和等同物的范圍內(nèi)作出的本發(fā)明的其他變型 例和實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池，包括: 太陽能電池子結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在襯底上方的吸收層；以及 透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，設(shè)置在所述子結(jié)構(gòu)上方，所述TCO層包括其中設(shè)有多個(gè)獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)的TCO膜，并且所述獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)具有比所述TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述TCO膜包括選自由摻鋁ZnO、摻鎵ZnO、摻鋁鎵ZnO、摻硼ZnO、摻銦CdO、銦錫氧化物、摻氟SnO以及它們的組合所組成的組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)具有至少SOOnm的最小截面尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)具有100微米以下的最大截面尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述獨(dú)立的間隔開的結(jié)構(gòu)包括穿孔和高透射率顆粒中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述TCO層的導(dǎo)電率至少為5X103S/cm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述TCO層的電阻率為5Χ10_4Ω._以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述TCO層的透射率相對(duì)于可比較的同質(zhì)TCO膜的透射率至少增加5%。
9.一種太陽能電池，包括: 太陽能電池子結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在襯底上的吸收層；以及 透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，設(shè)置在所述太陽能電池子結(jié)構(gòu)上方，所述TCO層包括其中設(shè)有多個(gè)間隔開的顆粒的TCO膜，所述顆粒具有至少SOOnm的最小截面尺寸并且嵌入所述TCO膜中，并且所述TCO層具有比可比較的同質(zhì)TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。
10.一種用于形成太陽能電池的方法，包括: 提供太陽能電池子結(jié)構(gòu)，所述太陽能電池子結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在襯底上方的吸收層；以及形成設(shè)置在所述子結(jié)構(gòu)上方的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層，其中，所述TCO層包括其中設(shè)有多個(gè)間隔開的高透射率結(jié)構(gòu)的TCO膜，并且所述TCO層具有比可比較的同質(zhì)TCO膜更高的可吸收輻射的透射率。
【文檔編號(hào)】H01L31/18GK104037247SQ201310231580
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年6月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】陳世偉 申請(qǐng)人:臺(tái)積太陽能股份有限公司