专利名称：太阳能光伏设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池设备及其制造方法。
背景技术：
近来，随着能源消耗的增加，已经研制将太阳能转换为电能的太阳能电池。具体地，已广泛使用基于CIGS的电池,所述电池是具有包括玻璃衬底、金属后电极层、P型基于CIGS的光吸收层、高阻缓冲层和N型窗口层的衬底结构的PN异质结设备
发明内容
技术问题本发明提供一种太阳能电池设备及其制造方法，所述太阳能电池设备能够阻挡漏电流并且表现提高的光电转换效率。技术方案根据实施例，提供一种太阳能电池设备，包括支撑衬底；在所述支撑衬底上的第一后电极；在所述第一后电极上的光吸收部；在所述光吸收部上的高阻缓冲部；以及从所述高阻缓冲部延伸并且被设置在所述光吸收部的侧面上的阻挡层。根据实施例，提供一种太阳能电池设备，包括支撑衬底；在所述支撑衬底上的后电极层；光吸收层，设置在所述后电极层上，并且所述光吸收层中设置有通孔；高阻缓冲层，设置在所述光吸收层上并且设置在所述通孔的内部侧面上；以及窗口层，设置在所述高阻缓冲层上。根据实施例，提供一种制造太阳能电池设备的方法，所述方法包括在支撑衬底上形成后电极层；在所述后电极层上形成光吸收层；在所述光吸收层中形成通孔；在所述光吸收层上和所述通孔的内部侧面上形成高阻缓冲层；以及在所述高阻缓冲层中形成开口区域，该开口区域与所述通孔部分重叠并且露出所述后电极层。有益效果如上所述，根据实施例的太阳能电池设备包括阻挡层。通过阻挡层可以使光吸收部的侧面绝缘。因此，根据实施例的太阳能电池设备可以阻挡漏电流穿过光吸收部的侧面。因此，根据实施例的太阳能电池设备，可以阻挡漏电流并获得提高的发电效率。具体地，阻挡层可以包括不参杂杂质的氧化锌，从而阻挡层显示高电阻。因此，阻挡层可以有效地阻挡漏电流。此外，不需要形成额外层来形成阻挡层。换言之，当形成高阻缓冲部时可以形成阻挡层。因此，根据实施例，可以容易地提供具有改进的电特性的太阳能电池设备。
图I是示出根据实施例的太阳能电池设备的平面图；图2是沿图I的A-A’线截取的剖视图；以及
图3至7是示出根据实施例的太阳能电池设备制造方法的剖视图。
具体实施例方式在实施例的描述中，应该理解，当层(或膜)、区域、图案或结构被表述为在其它衬底、其它层(或膜)、其它区域、其它衬垫、或其它图案“上”或“下”时，它可以“直接地”或“间接地”在所述其它衬底、层(或膜)、区域、衬垫、或图案上，或者也可以存在一个或多个中间层。参照附图描述了所述层的这种位置关系。为了方便或清楚的目的，可以夸大、省略或示意性地描绘附图中各个层的厚度和尺寸。另外，元件的尺寸不完全反映实际尺寸。图I是示出根据实施例的太阳能电池设备的平面图，图2是沿图I的A-A’线截取的剖视图。
参照图I和2，所述太阳能电池设备包括支撑衬底100、后电极层200、光吸收层
310、缓冲层320、高阻缓冲层330、阻挡层333、窗口层400和连接部500。支撑衬底100具有板形形状并且支撑后电极层200、光吸收层310、缓冲层320、高阻缓冲层330、窗口层400和连接部500。支撑衬底100可以包括绝缘材料。例如，支撑衬底100可以是玻璃衬底、塑料衬底或金属衬底。详细地，支撑衬底100可以包括钠钙玻璃衬底。此外，支撑衬底100可以是透明的。支撑衬底100可以是刚性或挠性的。后电极层200设置在支撑衬底100上。后电极层200是导电层。构成后电极层200的材料可以包括诸如钥(Mo)的金属。后电极层200可以包括至少两层。在此情形中，构成后电极层200的多个层可以包括相同材料或不同材料。后电极层200中设置有第一通孔THl。第一通孔THl是露出支撑衬底100的上表面的开口区域。当俯视时，第一通孔THl可以沿一个方向延伸。第一通孔THl的宽度可以在约80iim至约200iim的范围内。后电极层200被第一通孔THl划分为多个后电极210、220…。换言之,第一通孔THl限定后电极210、220…。在图3中，仅示出后电极210、220…中的第一后电极210和第二后电极220。后电极210、220…通过第一通孔THl彼此分隔开。后电极210、220…布置为条状形式。此外，后电极210、220…可以布置为矩阵形式。在此情形中，当俯视时，第一通孔THl可以被设置为网格形式。光吸收层310设置在后电极层200上。此外，构成光吸收层310的材料填充在第一通孔THl中。光吸收层310可以包括基于I-III-V族化合物。例如，光吸收层310可以具有基于Cu-In-Ga-Se (Cu (In, Ga) Se2 ；CIGS)的晶体结构、基于Cu-In-Se的晶体结构或基于Cu-Ga-Se的晶体结构。光吸收层310的能带隙可以在约IeV至约I. 8eV的范围内。缓冲层320设置在光吸收层310上。缓冲层320包括硫化镉(CdS)，并且缓冲层320的能带隙在约2. 2eV至约2. 4eV的范围内。
光吸收层310和缓冲层320中形成有第二通孔TH2。第二通孔TH2穿过光吸收层310和缓冲层320形成。此外，第二通孔TH2是露出后电极层200的上表面的开口区域。第二通孔TH2与第一通孔THl相邻。换言之，当俯视时，第二通孔TH2的一些部分形成在第一通孔THl旁边。每个第二通孔TH2的宽度可以在约80 ii m至约200 U m的范围内。光吸收层310通过第二通孔TH2限定多个光吸收部311、312…。换言之，光吸收层310被第二通孔TH2划分为多个光吸收部311、312…。类似地，缓冲层320通过第二通孔TH2限定多个缓冲部321、322…。高阻缓冲层330设置在缓冲层320上。此外，高阻缓冲层330设置在第二通孔TH2内。高阻缓冲层330包括未掺杂杂质的氧化锌(i-ZnO)。高阻缓冲层330的能带隙在约3. IeV至约3. 3eV的范围内。高阻缓冲层330具有高电阻值。详细地，高阻缓冲层330的电阻值大于窗口层400和连接部500的电阻值。更详细地，高阻缓冲层330的电阻可以是窗口层400和连接部500的电阻值的IO5倍至IO7倍。高阻缓冲层330的厚度可以在约20nm至约IOOnm的范围内。通过与第二通孔TH2重叠的开口区域，高阻缓冲层330被划分为多个高阻缓冲层331、332…，阻挡层333和虚设部334。通过去除高阻缓冲层330的一部分，开口区域OR露出后电极层200的上表面。开口区域OR可以偏离第二通孔TH2。换言之，开口区域OR的中心可以偏离第二通孔TH2的中心。开口区域OR的宽度可以小于第二通孔TH2的宽度。阻挡层333从设置在第一光吸收部311上的高阻缓冲部331延伸，从而使得阻挡层333设置在第一光吸收部311的侧面上。阻挡层333与第一高阻缓冲部331 —体形成，并且被插置在第一光吸收部311和连接部500之间。 阻挡层333具有与第一高阻缓冲部331的电阻近似的高电阻。换言之，阻挡层333的电阻值大于连接部500的电阻值。详细地，阻挡层333的电阻值可以是连接部500的电阻值的IO5倍至IO7倍。例如，阻挡层333的电阻值在约50MQ至约200MQ的范围内。与高阻缓冲层330的厚度相同，阻挡层333的厚度在约20nm至约IOOnm的范围内。虚设部334从阻挡层333沿后电极层200的上表面延伸。详细地，虚设部334从阻挡层333延伸，同时与第二后电极220的上表面接触。虚设部334与阻挡层333 —体形成。窗口层400设置在高阻缓冲层330上。窗口层400是透明的，并且包括导电层。例如，构成窗口层400的材料可以包括掺杂Al的ZnO (AZO)。窗口层400中设置有第三通孔TH3。第三通孔TH3是露出后电极层200的上表面的开口区域。例如，第三通孔TH3的宽度在约80 iim至约200 的范围内。第三通孔TH3与第二通孔TH2相邻。第三通孔TH3形成在第二通孔TH2旁边。换言之，当俯视时，第三通孔TH3形成在第二通孔TH2旁边。窗口层400被第三通孔TH3划分为多个窗口 410、420…。换言之，通过第三通孔TH3限定多个窗口 410、420…。窗口 410、420…的形状与后电极210、220…的形状相对应。换言之，窗口 410、420…被设置为条状形式。此外，窗口 410、420…可以布置为矩阵形式。通过第三通孔TH3限定多个电池Cl、C2…。详细地，通过第二通孔TH2和第三通孔TH3限定电池Cl、C2…。换言之，根据实施例的太阳能电池设备被第二通孔TH2和第三通孔TH3划分为电池Cl、C2…。换言之，根据实施例的太阳能电池设备包括电池C1、C2…。例如，根据实施例的太阳能电池设备包括设置在支撑衬底100上的第一电池Cl和第二电池C2。第一电池Cl包括第一后电极210、第一光吸收部311、第一缓冲部321、第一高阻缓冲部331和第一窗口 410。第一后电极210设置在支撑衬底100上。第一光吸收部311、第一缓冲部321和第一高阻缓冲部331顺序地层叠在第一后电极210上。第一窗口 410设置在第一高阻缓冲部331 上。第一后电极210面向第一窗口 410,同时使第一光吸收部311插置在第一后电极210和第一窗口 410之间。第二电池C2设置在支撑衬底100上，同时与第一电池Cl相邻。第二电池C2包括第二后电极220、第二光吸收部312、第二缓冲部322、第二高阻缓冲部332和第二窗口 420。第二后电极220设置在支撑衬底100上，同时与第一后电极210分隔开。第二光吸收部312设置在第二后电极220上，同时与第一光吸收部311分隔开。第二窗口 420设置在第二高阻缓冲部332上，同时与第一窗口 410分隔开。第二光吸收部312和第二窗口 420在覆盖第二后电极220时，露出第二后电极220上表面的一部分。 连接部500设置在第二通孔TH2内。连接部500从窗口层400向下延伸，同时与后电极层200直接接触。例如，连接部500从第一窗口层410向下延伸，以与第二后电极220直接接触。因此，连接部500连接构成彼此相邻的电池Cl、C2…的多个窗口和后电极。换言之，连接部500将第一窗口 410和第二后电极220连接。连接部500与窗口 410、420…一体形成。换言之，构成连接部500的材料与构成窗口层400的材料相同。如上所述，阻挡层333具有高电阻。因此，阻挡层333使连接部500的侧面绝缘。此外，阻挡层333使光吸收部311、312…的侧面绝缘。阻挡层333可以插置在光吸收部311、312…和连接部500之间，以阻挡光吸收部
311、312…的侧面和连接部500之间的漏电流。例如，阻挡层333可以阻挡从连接部500通过第一光吸收部311的侧面流到第一后电极210的漏电流。因此，根据实施例的太阳能电池可以表现改进的电特性。此外，没必要充足地增加第一通孔THl的宽度来阻挡漏电流。换言之，即使第一通孔THl的宽度减小，阻挡层333也可以有效地阻挡漏电流。
因此，可以减小第一通孔THl的宽度，并且可以减小根据实施例的太阳能电池设备中无法发电的死区。因此，根据实施例的太阳能电池设备具有提高的发电效率。图3至7是示出根据实施例的太阳能电池设备制造方法的剖视图。将参照关于太阳能电池设备的前述描述来描述太阳能电池设备的制造方法。参照图3，后电极层200形成在支撑衬底100上。通过图案化后电极层200形成第一通孔TH1。因此在支撑衬底100上形成后电极210、220…。通过激光图案化后电极层200。第一通孔THl露出支撑衬底100的上表面，并且可以具有约80 ii m至约200 ii m的览度。此外，可以在支撑衬底100和后电极层200之间插置诸如防扩散层的额外层。在此情形中，第一通孔THl露出该额外层的上表面。参照图4，在后电极200上顺序地形成光吸收层310和缓冲层320。
光吸收层310可以通过溅射过程或蒸发方法形成。例如，光吸收层310可以通过各种方法形成，诸如通过同时或单独蒸发Cu、In、Ga和Se形成基于Cu (In, Ga) Se2 (CIGS)的光吸收层310的方法，以及在已经形成金属前驱膜之后执行硒化过程的方法。关于形成金属前驱层之后的硒化过程的细节，通过利用Cu靶、In靶或Ga靶的溅射过程在后接触电极200上形成金属前驱层。之后，金属前驱层经历硒化过程，从而形成基于Cu (In，Ga) Se2 (CIGS)的光吸收层310。此外，可以同时执行利用Cu靶、In靶和Ga靶的溅射过程和硒化过程。此外，可以通过仅利用Cu靶和In靶或仅利用Cu靶和Ga靶的溅射过程以及硒化过程形成CIS或CIG光吸收层310。之后，在通过溅射过程或CBD (化学浴沉积)方法在光吸收层310上沉积硫化镉之后，可以形成缓冲层320。之后，通过去除光吸收层310和缓冲层320的一些部分可以形成第二通孔TH2。可以通过诸如尖头工具的机械装置或激光装置形成第二通孔TH2。例如，可以利用宽度为约40 ii m至约180 U m的尖头工具图案化光吸收层310和缓冲层320。此外,可以通过波长为约200nm至约600nm的激光形成第二通孔TH2。在此情形中，第二通孔TH2的宽度可以在约IOOiim至约200 iim的范围内。第二通孔TH2露出后电极层200的上表面的一部分。参照图5，通过溅射过程在缓冲层320上和第二通孔TH2内沉积氧化锌，由此形成高阻缓冲层330。参照图6，通过激光或机械划线过程去除高阻缓冲层330的一部分，由此形成开口区域0R。开口区域OR与第二通孔TH2部分重叠。换言之，开口区域OR偏离第二通孔TH2。详细地，开口区域OR的中心偏离第二通孔TH2的中心。因此，在光吸收部311、312…的侧面上形成阻挡层333，并且可以在后电极层200上形成虚设部334。在形成开口区域OR的过程中，难以精确地调节划线图案或激光图案的位置，从而仅保留阻挡层333。因此，由于高阻缓冲层330被图案化，从而剩余少量边缘部分，形成虚设部334。因此，如果通过划线过程很准确地图案化高阻缓冲层330，从而仅保留阻挡层333，则可以省略虚设部334。
参照图7，在高阻缓冲层330上形成窗口层400。在此情形中，构成窗口层400的材料填充在第二通孔TH2中。为了形成窗口层400，在高阻缓冲层330上层叠透明导电材料。透明导电材料充分地填充在第二通孔TH2中。透明导电材料可以是掺杂Al的氧化锌。因此，在第二通孔TH2中形成从窗口层400延伸以与后电极层200直接接触的连接部500。之后，通过去除窗口层400的一部分形成第三通孔TH3。换言之，图案化窗口层400，从而限定窗口 410、420…和电池C1、C2…。
第三通孔TH3的宽度可以在约80 ii m至约200 U m的范围内。如上所述，形成阻挡层333，由此提供具有高效率的太阳能电池设备。本说明书中涉及的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等，表示结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中不同位置的这些词语的出现不必要都指代同一实施例。此外，当结合任意实施例描述特定特征、结构或特性时，应当认为结合其它实施例实现这些特征、结构或特性在本领域技术人员的能力范围内。尽管已参照本发明的若干示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本领域技术人员可以推导出的许多其它改进和实施例都将落在本公开的原理的精神和范围内。更具体地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内可以对所讨论的组合排列的组成部件和/或排列方式进行各种变型和改进。除了对组成部件和/或排列方式进行变型和改进之外，替换使用对本领域技术人员来说也是显而易见的。工业应用性根据实施例的太阳能电池设备及其制造方法可应用于太阳能发电领域。
权利要求
1.一种太阳能电池设备，包括 支撑衬底； 在所述支撑衬底上的第一后电极； 在所述第一后电极上的光吸收部； 在所述光吸收部上的高阻缓冲部；以及 从所述高阻缓冲部延伸并且被设置在所述光吸收部的侧面上的阻挡层。
2.根据权利要求I所述太阳能电池设备，进一步包括 在所述第一后电极旁边的第二后电极； 在所述高阻缓冲部上的窗口 ；以及 从所述窗口延伸并且与所述第二后电极连接的连接部， 其中，所述阻挡层插置在所述光吸收部和所述连接部之间。
3.根据权利要求2所述太阳能电池设备，其中，所述阻挡层的电阻大于所述连接部的电阻。
4.根据权利要求2所述太阳能电池设备，其中，所述阻挡层的电阻是所述连接部的电阻的约IO5倍至IO7倍。
5.根据权利要求2所述太阳能电池设备，进一步包括从所述阻挡层沿所述第二后电极的上表面延伸的虚设部。
6.根据权利要求5所述太阳能电池设备，其中，所述高阻缓冲部、所述阻挡层和所述虚设部彼此一体形成。
7.根据权利要求5所述太阳能电池设备，其中，所述高阻缓冲部、所述阻挡层和所述虚设部包含氧化锌。
8.根据权利要求I所述太阳能电池设备，进一步包括插置在所述光吸收部和所述高阻缓冲部之间的缓冲部， 其中，所述阻挡层覆盖所述缓冲部的侧面和所述光吸收层的侧面。
9.根据权利要求I所述太阳能电池设备，其中，所述阻挡层的厚度在约20nm至约IOOnm的范围内。
10.一种太阳能电池设备，包括 支撑衬底； 在所述支撑衬底上的后电极层； 光吸收层，设置在所述后电极层上，并且所述光吸收层中设置有通孔； 高阻缓冲层，设置在所述光吸收层上并且设置在所述通孔的内部侧面上；以及 窗口层，设置在所述高阻缓冲层上。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池设备，其中，所述高阻缓冲层具有露出所述通孔的下表面的开口区域。
12.根据权利要求11所述的太阳能电池设备，其中，所述开口区域具有比所述通孔的览度小的览度。
13.根据权利要求11所述的太阳能电池设备，其中，所述开口区域的整个部分与所述通孔重叠。
14.根据权利要求10所述的太阳能电池设备，其中，所述高阻缓冲层包括在所述光吸收层上的高阻缓冲部； 在所述通孔的所述内部侧面上的阻挡层；以及 在所述通孔的下表面上的虚设部。
15.根据权利要求14所述的太阳能电池设备，进一步包括连接部，该连接部从所述窗口层延伸，与所述后电极层连接，并且设置在所述通孔中， 其中，所述阻挡层与所述连接部直接连接。
16.一种制造太阳能电池设备的方法，所述方法包括 在支撑衬底上形成后电极层； 在所述后电极层上形成光吸收层； 在所述光吸收层中形成通孔； 在所述光吸收层上和所述通孔的内部侧面上形成高阻缓冲层；以及在所述高阻缓冲层中形成开口区域，该开口区域与所述通孔部分重叠并且露出所述后电极层。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，在形成所述通孔的步骤中，通过利用机械装置或激光来图案化所述光吸收层，从而露出所述后电极层的一部分。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，在形成所述开口区域的步骤中，通过利用机械装置或激光来图案化所述高阻缓冲层，从而露出所述后电极层的一部分。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，所述开口区域的宽度小于所述通孔的宽度。
20.根据权利要求16所述的方法，其中，所述开口区域的中心偏离所述通孔的中心。
全文摘要
公开一种太阳能光伏设备及其制造方法。所述太阳能光伏设备包括支撑衬底；安置在所述支撑衬底上的第一后电极；安置在所述第一后电极上的光吸收部；安置在所述光吸收部上的高阻缓冲部；以及从所述高阻缓冲部延伸并且被安置在所述光吸收部的侧面上的阻挡膜。
文档编号H01L31/042GK102714243SQ201180005586
公开日2012年10月3日 申请日期2011年1月6日 优先权日2010年1月6日
发明者朴姬宣, 李东根, 池奭宰 申请人:Lg伊诺特有限公司