太陽能電池抗反射涂層和形成其的濕化學(xué)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般地，本發(fā)明涉及太陽能電池及其形成方法。更具體地，本發(fā)明涉及使用濕化學(xué)工藝形成的用于太陽能電池的抗反射涂層，其中，濕化學(xué)工藝形成結(jié)合的納米棒以形成抗反射涂層(“ARC”)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是通過太陽光直接產(chǎn)生電流的光伏組件。由于對清潔能源的不斷增長的需求，近年來太陽能電池的制造急劇擴張且不斷擴大。存在各種類型的太陽能電池且不斷地進行開發(fā)。太陽能電池包括吸收可轉(zhuǎn)換為電流的太陽光的吸收層。因此，吸收層的質(zhì)量和性能非常重要。進一步地，實際到達吸收層的可用太陽光的量是至關(guān)重要的。自然期望避免遠離太陽能電池表面反射太陽光，因為反射的太陽光不能到達吸收層且不轉(zhuǎn)換為電倉泛。
[0003]太陽能電池通常包括形成在吸收層上方的一個或多個層或材料。在許多實例中，TCO (透明導(dǎo)電氧化物)形成在吸收層的上方且附加的阻擋層或緩沖層也介于吸收層和TCO層之間。通常由保護太陽能電池不受元件影響的防護玻璃材料覆蓋TCO層。
[0004]為了使遠離形成在吸收層上方的任何層或吸收層本身的太陽光的反射最小化，將抗反射涂層(ARC)用作太陽能電池上方的涂層。
[0005]商業(yè)化的抗反射涂層包括通過旋涂和真空濺射沉積法所形成的涂層。這些商業(yè)化的技術(shù)需要高成本的材料和設(shè)備且通常形成有不可調(diào)節(jié)的折射率。這通常是有問題的并且尤其當(dāng)期望提供吸收期望波長的輻射的具有期望的折射率的ARC時，存在問題。
[0006]本發(fā)明克服了太陽能電池的商業(yè)化抗反射涂層的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]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，提供了一種用于在太陽能電池上形成抗反射涂層的方法，所述方法包括:
[0008]提供具有TCO (透明導(dǎo)電氧化物)層和位于所述TCO層上方的防護玻璃的太陽能電池；以及
[0009]通過使所述太陽能電池與包含Zn離子的堿溶液接觸且保持所述溶液的溫度在約50°C至100°C的范圍內(nèi)來形成ARC (抗反射涂層)。
[0010]在該方法中，所述包含Zn離子的堿溶液包括HMT ([CH2]6NH4)和游離的Ζη2+/0Η_化學(xué)成分。
[0011]在該方法中，所述接觸包括將所述太陽能電池浸在所述溶液中且所述游離的Zn2+/or化學(xué)成分包括Zn (NO3) 2.6H20。
[0012]在該方法中，所述游離的Zn2+Affl-化學(xué)成分包括ZnCl2、Zn (NO3) 2和ZnSO4中的至少一種。
[0013]在該方法中，所述包含Zn離子的堿溶液包括混合摩爾濃度在約0.0lM至0.1M的范圍內(nèi)的所述HMT ([CH2J6NH4)和所述游離的Zn2+Affl-化學(xué)成分。
[0014]在該方法中，所述TCO 包括 AZO (Zn0:Al)、GZ0 (ZnO:Ga)和 BZO (ZnO:B)中的一種，所述溶液具有介于約0.0lM和0.1M之間的摩爾濃度，且所述形成包括保持所述溫度在約70°C至90°C的范圍內(nèi)。
[0015]在該方法中，所述包含Zn離子的堿溶液包括摩爾濃度在約0.0lM至0.1M的范圍內(nèi)的NH3或NH4OH堿溶液。
[0016]在該方法中，所述提供進一步包括提供介于所述TCO和所述ARC之間的EVA(乙基醋酸乙烯)膜。
[0017]在該方法中，所述提供進一步包括:通過使所述太陽能電池與包含Zn離子的另一堿溶液接觸且保持所述溶液溫度在約50°C至100°C的范圍內(nèi)，在所述TCO層上和所述防護玻璃下方形成另一 ARC (抗反射涂層)。
[0018]在該方法中，所述另一 ARC的折射率小于所述ARC的折射率。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于形成太陽能電池的方法，所述方法包括:提供具有TCO(透明導(dǎo)電氧化物)層的太陽能電池；確定將要形成在所述太陽能電池上的ARC(抗反射涂層)的期望RI (折射率);制備包含Zn離子的堿溶液，所述堿溶液具有約0.0lM至約0.1M的摩爾濃度且與所述期望RI相關(guān)聯(lián)；通過將所述太陽能電池浸在所述堿溶液中且保持所述堿溶液的溫度在約70°C至90°C的范圍內(nèi)來形成所述ARC;制備包含Zn離子的另一堿溶液，所述另一堿溶液具有約0.0lM至約0.1M的另一摩爾濃度且與另一 ARC的期望的另一 RI相關(guān)聯(lián)；以及通過將所述太陽能電池浸在所述另一堿溶液中且保持所述另一堿溶液的溫度在約70°C至90°C的范圍內(nèi)來形成所述另一 ARC，其中，所述RI與所述另一 RI不同。
[0020]在該方法中，所述期望的RI小于所述期望的另一 RI。
[0021]在該方法中，所述包含Zn離子的堿溶液包括HMT ([CH2]6NH4)和游離的Ζη2+/0Η_化學(xué)成分。
[0022]在該方法中，所述游離的Ζη2+/0!?；瘜W(xué)成分包括Zn (NO3) 2.6Η20。
[0023]該方法進一步包括建立所述摩爾濃度和所述期望的RI之間的相關(guān)性，且所述摩爾濃度與所述期望的RI相關(guān)聯(lián)。
[0024]在該方法中，所述包含Zn離子的堿溶液和所述包含Zn離子的另一堿溶液均包括NH3或NH4OH堿溶液中的游離的Ζη2+/0Η_化學(xué)成分。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種太陽能電池，包括:太陽能電池子結(jié)構(gòu)，包括吸收層和位于所述吸收層上方的TCO (透明導(dǎo)電氧化物)層；ARC (抗反射涂層)，設(shè)置在所述太陽能電池的所述TCO層上方且包括多個ZnO納米棒，所述多個ZnO納米棒具有在約200nm至約900nm的范圍內(nèi)的長度、在約40nm至60nm的范圍內(nèi)的直徑和在約1.0g/cm2至約10?/cm2的范圍內(nèi)的密度；以及另一 ARC，設(shè)置在所述ARC上方，所述另一 ARC包括多個ZnO納米棒，所述多個ZnO納米棒具有在約200nm至約900nm的范圍內(nèi)的長度和在約40nm至60nm的范圍內(nèi)的直徑，其中，所述ARC和所述另一 ARC具有不同的折射率且均具有小于約1.5的折射率。
[0026]在該太陽能電池中，所述吸收層包括黃銅礦基吸收層，所述TCO包括AZO (摻鋁ZnO)且所述ARC的折射率小于所述另一 ARC的折射率。
[0027]在該太陽能電池中，所述太陽能電池子結(jié)構(gòu)進一步包括所述TCO層上方的防護玻璃，并且所述ARC形成在所述防護玻璃上。
[0028]在該太陽能電池中，所述太陽能電池子結(jié)構(gòu)進一步包括所述TCO層上方的防護玻璃，所述ARC形成在所述TCO層上且所述另一 ARC層形成在所述防護玻璃上。
【附圖說明】
[0029]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面的詳細描述時可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強調(diào)，根據(jù)普遍實踐，附圖的各個部件不必按比率繪制。相反，為了清楚起見，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。在整個說明書和全部附圖中，相同的標號表示相同的部件。
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例繪制的Zn (NO3)2AMT溶液的摩爾濃度與形成抗反射涂層的納米棒的長度和直徑的曲線圖；
[0031]圖2A和圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例示出用于形成一個或多個抗反射涂層的一系列工藝操作的截面圖；
[0032]圖3A和圖3B是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出形成在太陽能電池上方的ARC層的實施例的