专利名称：薄膜太阳能电池及其制造方法
技术领域：
本发明涉及太阳能电池制造领域，尤其涉及一种薄膜太阳能电池及其制造的方法。
背景技术：
非晶硅顶电池的稳定性主要取决于非晶硅顶电池的厚度，其顶电池厚度越小，整个电池的稳定性也越好；微晶硅底电池的厚度大、沉积速率低，陷光结构可以有效的降低底电池厚度，提高生产效率，降低生产成本；对于非直接带隙的微晶硅材料而言，要在尽量薄的材料中尽可能多地吸收利用太阳光，陷光结构也是必不可少的。陷光结构通过增加入射光在本征吸收层中的光程，以达到增强吸收太阳光的目的，从而降低电池本征层的厚度，提高短路电流密度，对于提升叠层电池的性能是非常重要的。在生产薄膜太阳能电池这种叠层电池的过程中，会采用平板玻璃作为薄膜电池的前板玻璃，并选用透明导电氧化物作为前电极的材料，例如aio。一般地，若使用溅射法生长ZnO透明导电膜以作为前电极，该ZnO透明导电膜并不具有陷光结构，通常需要后续的盐酸溶液湿刻蚀该ZnO透明导电膜才能形成具有一定陷光性能的绒面陷光结构。若希望达到20%的雾度，需要在该ZnO透明导电膜上刻蚀掉约20nm 厚的ZnO材料。这种制作陷光结构的制备方法工艺复杂，并浪费原料，不利于节约成本和简化生产流程。若使用低压化学汽相淀积(LPCVD)方法形成所述ZnO透明导电膜，在这种沉积方法中，随着沉积时间的延长，ZnO薄膜的厚度增加，一方面，ZnO薄膜的方块电阻Rsq降低，导电特性变好，雾度变大；另一方面，随着ZnO薄膜厚度的增加，太阳光的透过率降低，光学特性变差。若增加IH6的掺杂，一方面ZnO薄膜的方块电阻Rsq减小，导电特性变好；另一方面，ZnO薄膜中载流子吸收增强，近红外透过率降低，光学特性变差，同时雾度降低。因此电学特性和光学特性之间的相互制约是LPCVD制备ZnO透明导电膜的一个先天性缺陷。寻找更加简单有效的陷光技术以克服上述缺陷，已成为光伏领域业内研究者关注的焦点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜太阳能电池及其制造方法，简化薄膜太阳能电池的制造工艺，并提高薄膜太阳能电池的工作性能，提供更加简单有效的陷光技术。首先，本发明提供了一种薄膜太阳能电池的制造方法，该方法包括以压花玻璃作为衬底，该压花玻璃的一面具有陷光结构；在所述压花玻璃的任一面形成前电极；
形成薄膜太阳能电池的其他结构。相应地，本发明还提供了一种薄膜太阳能电池，该电池包括压花玻璃衬底，该压花玻璃衬底的一面具有陷光结构；
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前电极，形成在所述压花玻璃衬底的任一面上；光能转换层，形成在所述前电极之上；背电极，形成在所述光能转换层之上。本发明提供的薄膜太阳能电池的制造方法的优势在于，制造过程中使用压花玻璃作为薄膜太阳能电池的前板玻璃，简化了薄膜电池的制造流程，节约了原材料。根据本发明提供的方法制造形成的薄膜太阳能电池以上述压花玻璃作为前板玻璃，提高了电池的短路电流密度和光电转换效率。
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显图1是根据本发明的薄膜太阳能电池制造方法的一种具体实施方式
的流程图；图2是根据图1示出的方法制造薄膜太阳能电池的过程中提供的压花玻璃衬底的剖视结构示意图；图3是图2中示出的陷光结构110的一种实施例的结构示意图；图4是图3中示出的陷光结构110的显微放大图；图5是根据图1示出的方法制造形成的薄膜太阳能电池的剖视结构示意图；图6是图5示出的薄膜电池中的前电极200的一种实施例的表面显微放大图。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施例作详细描述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。 此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之 “上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。在附图中示出了根据本发明实施例的层结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，且并未按照实际比例绘制，此外在实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。请参考图1，图1是根据本发明的薄膜太阳能电池制造方法的一种具体实施方式
的流程图，该方法包括步骤S101，以压花玻璃作为衬底，该压花玻璃的一面具有陷光结构；
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步骤S102，在所述压花玻璃的任一面形成前电极；步骤S103，形成薄膜太阳能电池的其他结构。具体地，现有的制造薄膜太阳能电池的工艺中，以平板玻璃作为前板玻璃(即所述衬底)，然后在该前板玻璃上形成前电极，若需进一步提高前电极的雾度，需要对前电极的表面结构进行进一步加工等以形成陷光结构。在本具体实施方式
中，直接采用了压花玻璃作为前板玻璃(即所述衬底)，利用压花玻璃之上的压花花纹作为陷光结构，达到增加入射光光程、增强吸收太阳光的目的。首先参考图2，图2是根据图1示出的方法制造薄膜太阳能电池的过程中提供的压花玻璃衬底的一种实施例的剖视结构示意图，其中压花玻璃衬底100的一面已形成花纹 110，本实施例中使用上述花纹110作为薄膜太阳能电池的陷光结构，因此花纹110即陷光结构110。在玻璃上形成陷光结构110的方法有很多种，例如模具碾压和化学刻蚀等，在本实施例中陷光结构110由压花模具碾压玻璃表面形成，优选地，所述压花模具碾压玻璃的非锡面，所述压花模具可以是轧辊，用于碾压玻璃的非锡面以形成陷光结构110，因此陷光结构形成在玻璃的非锡面上。需要说明的是，根据压花模具的不同，可以形成多种形状的陷光结构110，优选地， 可以在玻璃的表面形成按照一定规律排列的凹坑作为陷光结构110，一般地这些凹坑均有一定的几何形状；此外要使这些凹坑的尺寸较小，才能达到陷光的目的。请参考图3，图3是陷光结构110的一种实施例的结构示意图，如图所示在本实施例中，陷光结构110由若干正六边形的凹坑111呈蜂窝状紧密排列在玻璃的表面形成，每一正六边形的凹坑111的边长是0. 3mm。进一步地，请参考图4，图4是图3中示出的陷光结构110的显微放大图，在图4 中示出了一些正六边形的凹坑111，其排列方式呈蜂窝状，图4更直观地说明陷光结构110 的结构。需要说明是，在实际加工中，由于工艺水平限制和误差，所述正六边形的凹坑111 的形状并非严格地为正六边形，该凹坑111的形状与正六边形的偏差在工艺允许的范围内即可。形成该带有陷光结构110的压花玻璃100后，将其作为薄膜太阳能电池的前板玻璃进行进一步加工。可选地，既可以将压花玻璃100带有陷光结构110的一面作为薄膜太阳能电池的进光面，也可以将压花玻璃100光滑的一面作为薄膜太阳能电池进光面。请参考图5，图5是根据图1示出的方法制造形成的薄膜太阳能电池的剖视结构示意图，在图5 示出的实施例中将压花玻璃100光滑的一面作为薄膜太阳能电池的进光面，而在带有陷光结构110的一面上形成前电极200。一般地，前电极200是透明导电氧化物(Transparent Contact Oxide, TC0)前电极200，TCO前电极200无论是光学性质还是电学性质均能直接影响薄膜太阳能电池的发电效率。优选地，可用ZnO作为前电极200的材料，因此前电极200实质上是ZnO薄膜。在陷光结构110上形成ZnO前电极200的方法有很多种，特别地，可以采取以下两种方法第一，使用溅射法，在陷光结构110上生长SiO以形成前电极200。使用溅射法形成ZnO前电极200的薄膜的表面通常是镜面结构，若该ZnO薄膜形成在平板玻璃上，则雾度不理想。在本实施例中，该ZnO前电极200的薄膜是形成在陷光结构110之上，因此ZnO前电极200与陷光结构110接触的表面也具有陷光作用，无需再对溅射法形成ZnO前电极200 进行化学刻蚀即可满足雾度要求；由于陷光结构110的存在，前电极200与陷光结构110接触的表面不会呈镜面形状，而是具有起伏不平的形状，因此实质上前电极200的有效面积增加，有助于增强薄膜太阳能电池的工作性能。第二，使用LPCVD方法，在陷光结构110上生长ZnO以形成前电极200。由于LPCVD 的特殊工艺，采用LPCVD方法形成ZnO前电极200的薄膜具有绒面陷光结构，请参考图6， 图6是图5示出的薄膜电池中的前电极200的一种实施例的表面显微放大图，可见前电极 200的表面为凹凸不平的微观起伏结构，称之为“类金字塔状”微观的绒面陷光结构。一方面，在陷光结构Iio上采用LPCVD方法形成前电极200，有助于缓解LPCVD方法制造ZnO前电极时出现的电学特性和光学特性之间的相互制约的矛盾；另一方面，由于LPCVD方法形成的前电极200具有上述微观的绒面陷光结构，该绒面陷光结构和陷光结构110共同作用， 能进一步提升薄膜太阳能电池的陷光性能。此外，由于陷光结构110的存在，前电极200与陷光结构110接触的表面同样具有起伏不平的形状，因此实质上前电极200的有效面积增加，有助于增强薄膜太阳能电池的工作性能。请参考图5，形成前电极200之后，执行步骤S103，依次在前电极200之上形成薄膜太阳能电池的其他结构。具体地，在前电极200之上依次形成光能转换层300和背电极 400。优选地，对于非微晶堆叠(Micromorph)的叠层薄膜电池，光能转换层300由a_Si层和μ c-Si层构成。背电极400的材料也选用&ι0，其形成方法由制造需求所决定。形成上述光能转换层300和背电极400的方法在本领域中被技术人员熟知，根据需求选用即可，在此不再赘述。在形成图5示出的薄膜太阳能电池的结构的基础上，还继续形成其他结构，例如支撑底座等。根据上述方法制造所得薄膜太阳能电池，有几种优选实施例，下面给出这几种优选实施例的说明实施例一请参考图5，图5示出了一种薄膜太阳能电池的剖视结构示意图，该电池包括压花玻璃衬底100，该压花玻璃衬底100的一面具有陷光结构110 ；前电极200，形成在压花玻璃衬底100具有陷光结构110的一面上；光能转换层300，形成在前电极200之上；背电极400，形成在光能转换层300之上。其中，陷光结构110由具有几何形状的凹坑规律排列构成，请参考图3，陷光结构 110由正六边形的凹坑111在玻璃表面呈蜂窝状紧密排列构成，该正六边形的凹坑111的边长是0.3mm。前电极200的材料是aiO，采用溅射法形成在陷光结构110之上。光能转换层 300由a-Si层和μ c-Si层构成。背电极400的材料也是加0。此外，该薄膜太阳能电池还可以包括其他结构，例如支撑底座等。在本实施例中，压花玻璃衬底100光滑的一面作为薄膜电池的进光面。ZnO前电极200的薄膜是形成在陷光结构110之上，因此ZnO前电极200 与陷光结构110接触的表面也具有陷光作用，无需再对溅射法形成ZnO前电极200进行化学刻蚀即可满足雾度要求；由于陷光结构110的存在，前电极200与陷光结构110接触的表面不会呈镜面形状，而是具有起伏不平的形状，因此实质上前电极200的有效面积增加，有助于增强薄膜太阳能电池的工作性能。实施例二
本实施例与实施例一不同之处在于前电极200的材料也选用&10，不过是采用 LPCVD方法形成在陷光结构110之上，因此前电极200的表面为凹凸不平的起伏结构，称之为“类金字塔状”表面(请参考图6)，这种绒面结构具有陷光作用。本实施例的优点在于 一方面，在陷光结构110上采用LPCVD方法形成前电极200，有助于缓解LPCVD方法制造SiO 前电极时出现的电学特性和光学特性之间的相互制约的矛盾；另一方面，由于LPCVD方法形成的前电极200具有上述微观的绒面陷光结构，该绒面陷光结构和陷光结构110共同作用，能进一步提升薄膜太阳能电池的陷光性能。此外，由于陷光结构110的存在，前电极200 与陷光结构110接触的表面同样具有起伏不平的形状，因此实质上前电极200的有效面积增加，有助于增强薄膜太阳能电池的工作性能。实施例三本实施例与实施例一和实施例二的不同之处在于在本实施例中，将压花玻璃衬底100具有陷光结构110的一面作为薄膜太阳能电池的进光面，即前电极200形成在压花玻璃衬底100光滑的一面上，然后依次形成光能转换层300和背电极400。除了上述不同之处，本实施例中所涉及的其他部分可以参考实施例一或实施例二中相关部分的描述。本实施例的优点在于，比起使用平板玻璃作为前板玻璃的薄膜太阳能电池，本实施例使用压花玻璃衬底100具有陷光结构110的一面作为薄膜太阳能电池的进光面，可以提高薄膜太阳能电池的陷光效果。本发明提供的一种薄膜太阳能电池的制造方法有效地解决了现有技术中存在的问题，通过选用具有特定陷光结构的压花玻璃作为薄膜太阳能电池的前板玻璃可以增强陷光效果。进一步地，若使用溅射法制备aio前电极，无需使用HCi刻蚀即可达到陷光的效果， 可以简化薄膜太阳能电池的生产工序和节约原材料；使用压花玻璃作为前板玻璃，可以缓解LPCVD方法制备ZnO前电极时电学特性和光学特性之间的相互制约的矛盾；结合LPCVD 方法或溅射法生长ZnO前电极，可以减少该ZnO前电极薄膜的厚度，提高光的透过率，提升薄膜太阳能电池的性能。本发明提供薄膜太阳能电池其短路电流密度和光电转换效率均得到提高，工作性能增强。以上所揭露的仅为本发明的一些较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
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权利要求
1.一种薄膜太阳能电池的制造方法，其特征在于，该方法包括 以压花玻璃作为衬底，该压花玻璃的一面具有陷光结构；在所述压花玻璃的任一面形成前电极； 形成薄膜太阳能电池的其他结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述前电极形成在所述压花玻璃具有陷光结构的一面上。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于 所述陷光结构由压花模具碾压玻璃的非锡面形成。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于 所述陷光结构由具有几何形状的凹坑规律排列构成。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述凹坑的形状为正六边形，该正六边形的边长为0. 3mm ； 所述凹坑在所述压花玻璃表面呈蜂窝状紧密排列构成所述陷光结构。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于 所述前电极是透明导电氧化物前电极。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述透明导电氧化物前电极由溅射法在所述陷光结构上生长ZnO形成。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述透明导电氧化物前电极由低压化学汽相淀积法在所述陷光结构上生长ZnO形成， 具有绒面陷光结构。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成薄膜太阳能电池的其他结构包括在所述前电极之上依次形成光能转换层和背电极。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于 所述光能转换层由a-Si层和μ C-Si层构成； 所述背电极的材料是&10。
11.一种薄膜太阳能电池，其特征在于，该电池包括 压花玻璃衬底，该压花玻璃衬底的一面具有陷光结构； 前电极，形成在所述压花玻璃衬底的任一面上；光能转换层，形成在所述前电极之上； 背电极，形成在所述光能转换层之上。
12.根据权利要求11所述的薄膜太阳能电池，其特征在于 所述前电极形成在所述压花玻璃衬底具有陷光结构的一面上。
13.根据权利要求11或12所述的薄膜太阳能电池，其特征在于 所述陷光结构由具有几何形状的凹坑规律排列构成。
14.根据权利要求13所述的薄膜太阳能电池，其特征在于 所述凹坑的形状为正六边形，该正六边形的边长为0. 3mm ；所述凹坑在所述压花玻璃表面呈蜂窝状紧密排列构成所述陷光结构。
15.根据权利要求11或12所述的薄膜太阳能电池，其特征在于所述前电极是透明导电氧化物前电极。
16.根据权利要求15所述的薄膜太阳能电池，其特征在于 所述透明导电氧化物前电极的材料是aio。
17.根据权利要求16所述的薄膜太阳能电池，其特征在于所述透明导电氧化物前电极由溅射法在所述陷光结构上生长ZnO形成。
18.根据权利要求16所述的薄膜太阳能电池，其特征在于所述透明导电氧化物前电极由低压化学汽相淀积法在所述陷光结构上生生长ZnO形成，具有绒面陷光结构。
19.根据权利要求11所述的薄膜太阳能电池，其特征在于 所述光能转换层由a-Si层和μ C-Si层构成；所述背电极的材料是&10。
全文摘要
本发明提供了一种薄膜太阳能电池的制造方法，该方法包括以压花玻璃作为衬底，该压花玻璃的一面具有陷光结构；在所述压花玻璃的任一面形成前电极；形成薄膜太阳能电池的其他结构。相应地，本发明还提供了一种薄膜太阳能电池。本发明提供的薄膜太阳能电池的制造方法有效地解决了现有技术中存在的问题，增强了陷光效果，可以简化薄膜太阳能电池的生产工序和节约原材料，和缓解LPCVD方法制备ZnO前电极时电学特性和光学特性之间的相互制约的矛盾。本发明提供薄膜太阳能电池其短路电流密度和光电转换效率均得到提高，工作性能增强。
文档编号H01L31/18GK102201497SQ20111011982
公开日2011年9月28日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者丁建, 周曦, 朱鑫, 杨立友, 牛新伟, 郁操 申请人:浙江正泰太阳能科技有限公司