太阳能电池的背面接触设计及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体涉及太阳能电池，更具体地，涉及薄膜光伏电池及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 光伏电池或太阳能电池是利用太阳光直接生成电流的光伏组件。由于对清洁能源 需求的不断增强，近年来，太阳能电池的制造业大幅扩张并且仍将继续扩大。太阳能电池包 括衬底、衬底上的背面接触层、背面接触层上的吸收层、吸收层上的缓冲层以及缓冲层上方 的正面接触层。在沉积工艺期间，例如使用喷溅和/或共蒸，可以将这些层应用到衬底上。
[0003]在一些太阳能电池的吸收层的至少一部分中可以使用半导体材料。例如，在沉积 工艺之后，使用诸如铜铟镓硒化合物（CIGS)(也称为薄膜太阳能电池材料)的黄铜矿基半导 体材料来形成吸收层。
[0004]在半导体材料中，术语"复合"指电子与空穴复合，向第二电子释放多余能量而不 是作为光子释放能量。然后，第二电子（以及接连的电子）在一系列的碰撞中释放附加的能 量，返回到（relaxingback)能带的边缘。因此，产生的效果是多个粒子(包括多个电子和 空穴)之间的相互作用的结果。净效果是会另外产生有用功率的多个电子-空穴对复合，并 且消除载流子。
[0005] 因为复合是基于载流子交换能量的能力，所以复合的概率随着的载流子的浓度变 商而提商。
[0006]在高强度的太阳光下，复合大幅降低了太阳能电池的效率。
【发明内容】
[0007] 为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种方法，包 括：在直接位于太阳能电池衬底上方的背面接触层上的多个位置处沉积间隔件；在所述背 面接触层和所述间隔件的上方形成吸收层，所述吸收层部分地与所述间隔件接触且部分地 与所述背面接触层直接接触；以及加热所述太阳能电池衬底，以在所述吸收层和所述背面 接触层之间的所述间隔件的位置处形成空隙。
[0008]在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括在所述背面接触层上喷射间隔件材料粒 子。
[0009]在该方法中，所述间隔件材料包括金属氧化物。
[0010] 在该方法中，所述间隔件材料包括二氧化硅或高电阻化合物半导体。
[0011] 在该方法中，所述间隔件材料粒子的尺寸介于约100nm至约500nm之间。
[0012] 在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括：在所述背面接触层上喷射纳米粒子。
[0013] 在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括：在所述背面接触层上沉积二氧化硅膜 或绝缘膜；以及使用光刻工艺去除所述二氧化硅膜或绝缘膜的位于所述间隔件的位置外侧 的部分。
[0014] 在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括：用间隔件材料覆盖所述背面接触层的 约70%至约80%。
[0015] 在该方法中，加热步骤包括：将所述衬底加热至约400°C至约600°C的温度。
[0016] 在该方法中，沉积所述间隔件的步骤包括在约70%至80%的所述背面接触层上喷 射尺寸介于约l〇〇nm至约500nm之间的二氧化娃粒子；以及加热步骤包括将所述衬底加热 至约400°C至约600°C之间的温度。
[0017] 根据本发明的另一方面，提供了一种方法，包括：在直接位于太阳能电池衬底上方 的背面接触层上的多个位置处喷射间隔件材料；以及在所述背面接触层和所述间隔件材料 的上方形成吸收层，使得约10%至约80%的所述吸收层与所述间隔件材料直接接触，以及约 90%至约20%的所述吸收层与所述背面接触层直接接触。
[0018] 该方法还包括：加热所述太阳能电池衬底，以在所述吸收层和所述背面接触层之 间的所述间隔件的位置处形成空隙。
[0019] 在该方法中，所述间隔件材料包括二氧化硅。
[0020] 在该方法中，所述间隔件材料包括尺寸介于约lOOnm至约500nm之间的粒子。
[0021] 根据本发明的又一方面，提供了一种太阳能电池，包括：太阳能电池衬底；背面接 触层，位于所述太阳能电池衬底的上方；吸收层，包括吸收层材料且位于所述背面接触层上 方，所述吸收层材料部分地与所述背面接触层直接接触，所述吸收层材料其中具有多个空 隙，所述空隙直接位于所述背面接触层上；缓冲层，位于所述吸收层的上方；以及正面接触 层，位于所述缓冲层的上方。
[0022] 该太阳能电池还包括：直接位于所述背面接触层上并且在所述多个空隙内的间隔 件。
[0023] 在该太阳能电池中，所述间隔件包括绝缘材料。
[0024] 在该太阳能电池中，所述间隔件包括尺寸介于约lOOnm至约500nm之间的粒子。
[0025] 在该太阳能电池中，所述吸收层的约20%至约90%的底面与所述背面接触层直接 接触，并且所述吸收层的其余部分面对由所述空隙和所述空隙内的绝缘间隔件所构成的组 中的至少一个。
[0026] 在该太阳能电池中，所述空隙随意地分布在所述背面接触层上。
【附图说明】
[0027] 图1是根据本发明实施例的太阳能电池的截面图。
[0028] 图2是根据一些实施例的沿着图1中剖面线2-2所截取的图1的太阳能电池的截 面图。
[0029] 图3是根据其他实施例的沿着图1中剖面线2-2所截取的图1的太阳能电池的截 面图。
[0030] 图4是示出了图1的太阳能电池各层的扫描电子显微镜照片。
[0031] 图5是制造图1中的太阳能电池的方法的流程图。
[0032] 图6A是图5中的间隔件沉积步骤的一个实施例的流程图。
[0033] 图6B是图5中的间隔件沉积步骤的另一实施例的流程图。
[0034] 图7是示出了由图1中的太阳能电池得到的提高的发电量（powergeneration)的 示图。
【具体实施方式】
[0035] 结合附图阅读示例性实施例的该描述，附图被认为是整个书面描述的一部分。在 附图中，相同的参考标号表不相同的兀件。
[0036] 在描述中，应该将关系术语"下面的"、"上面的"、"水平的"、"垂直的"、"上方的"、 "下方的"、"向上"、"向下"、"顶部"和"底部"及其派生词(例如，"水平地"、"向下地"、"向上 地"等）理解为指的是正在讨论的附图所描述或示出的定向。这些关系术语是为了便于描 述且不需要以特定定向来构造或操作装置。
[0037] 本发明描述了各种光伏电池，在这些光伏电池中，将间隔件或空隙直接设置在背 面接触层的顶面上。间隔件或空隙减少了吸收层和背面接触层之间的接触面积，从而提供 了复合降低并且太阳能效率较高的太阳能电池。本发明也描述了制造太阳能电池的方法。
[0038] 图1是根据一些实施例的太阳能电池100的截面图。太阳能电池100包括太阳能 电池衬底102、背面接触层104、吸收层107、吸收层内的多个空隙106、缓冲层108以及正面 接触层110。
[0039] 衬底102能够包括诸如玻璃的任何合适的衬底材料。在一些实施例中，衬底102 包括玻璃衬底(诸如钠钙玻璃)、柔性金属箔或聚合物(诸如，聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二 醇酯（PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN))。其他实施例仍包括其他衬底材料。
[0040] 背面接触层104包括任何合适的背面接触材料，诸如，金属。在一些实施例中，背 面接触层104能够包括钥（Mo)、钼（Pt)、金（Au)、银（Ag)、镍（Ni)或铜（Cu)。其他实施例还 包括其他背面接触材料。在一些实施例中，背面接触层104的厚度介于约50nm至约2ym 之间。
[0041] 在一些实施例中，吸收层107包括任何合适的吸收材料，诸如p型半导体。在一些 实施例中，吸收层107能够包括黄铜矿基材料，例如，&1(111，6 &)562((：165)、碲化镉（0(?'6)、 CuInSe2 (CIS)、Cu