太阳能电池及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能电池，包括：基板；在所述基板上的背电极层；在所述背电极层上的光吸收层；在所述光吸收层上的透明电极层；以及在所述基板和所述背电极层之间的杂质扩散阻挡层。所述杂质扩散阻挡层形成在所述基板上，所以可以防止在高温工艺期间来自所述基板的杂质扩散到所述背电极层和所述光吸收层。
【专利说明】太阳能电池及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种太阳能电池。更具体地，本发明涉及一种能够提高太阳能电池效率的太阳能电池及其制造方法。
【背景技术】
[0002]通常，太阳能电池将太阳能转换为电能。近来，随着能源消耗的增加，该太阳能电池已经被广泛应用于商业目的。
[0003]通过在透明玻璃基板上层叠背电极层、光吸收层和透明电极层以及将背电极层电连接到透明电极层来制造太阳能电池。
[0004]但是，根据相关技术的太阳能电池，通过高温工艺来形成沉积层。因此，在高温工艺期间会有杂质从玻璃基板排出并且渗透到背电极层或者光吸收层中。
[0005]因此，由于背电极层电阻的增加和光吸收层的污染，会降低效率和可靠性。
【发明内容】
[0006]技术问题
[0007]为了解决上述问题，本发明提供一种可以防止来自基板的杂质被扩散的太阳能电池及其制造方法。
[0008]技术方案
[0009]为了实现上述目的，本发明提供一种太阳能电池，包括:基板；在所述基板上的背电极层；在所述背电极层上的光吸收层；在所述光吸收层上的透明电极层；以及在所述基板和所述背电极层之间的杂质扩散阻挡层。
[0010]此外，根据实施例，本发明提供一种太阳能电池制造方法。所述方法包括:制备基板；在所述基板上形成杂质扩散阻挡层；在所述杂质扩散阻挡层上形成背电极层；在所述背电极层上形成光吸收层；以及在所述光吸收层上形成透明电极层。
[0011]有益效果
[0012]根据本公开，所述杂质扩散阻挡层形成于基板上，可以防止在高温条件下来自基板的杂质扩散到背电极层或光吸收层中。
[0013]此外，根据本公开，在杂质扩散阻挡层上形成粘接扩散层来提高与背电极层的粘接强度，所以可以提高太阳能电池的可靠性。
[0014]此外，根据本公开，通过使用硅氧化物形成所述粘接强度，所以可以自由地选择构成背电极层的材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是根据本公开的太阳能电池的截面图。
[0016]图2至图10是示出根据本公开的太阳能电池的制造方法的截面图。【具体实施方式】
[0017]在下文中，将参照附图描述本公开的实施例。
[0018]图1是根据本公开的太阳能电池的截面图。
[0019]参照图1，根据本公开的太阳能电池包括:基板100 ;在基板100上形成的背电极层200 ;在背电极层200上形成的光吸收层300 ;在光吸收层300上形成的第一和第二缓冲层400和500 ;在第二缓冲层500上形成的透明电极层600 ;在基板100和背电极层200之间插入的杂质扩散阻挡层700 ;以及粘接强度提高层800。
[0020]基板100可以呈板状，并且可以包含透明玻璃材料。
[0021]基板100可以是刚性的或者柔性的。除了玻璃基板以外，基板100还可以包含塑料基板或金属基板。此外，基板100可以包括含有钠的钠钙玻璃。
[0022]根据本公开的杂质扩散阻挡层700可以形成在基板100上。
[0023]杂质扩散阻挡层700防止在高温工艺期间来自基板100的杂质被渗透到背电极层200和光吸收层300中。
[0024]在杂质扩散阻挡层700上可以额外地形成粘接强度提高层800。
[0025]粘接强度提高层800提高了杂质扩散阻挡层700和背电极层200之间的粘接强度。
[0026]换言之，如果杂质扩散阻挡层700的应力指数增加，那么，由于杂质扩散阻挡层700和背面电极层200之间的应力差，可能会减弱杂质扩散阻挡层700和背电极层200之间的粘接强度。
[0027]因此，通过额外地形成粘接强度提高层800，可以防止杂质扩散阻挡层700和背电极层200之间的粘接强度被降低。
[0028]在下文中，将详细描述根据本公开的杂质扩散阻挡层700和粘接强度提高层800。
[0029]背电极层200可以形成在粘接强度提高层800上。
[0030]背电极层200可以包含钥(Mo)。除了钥(Mo)以外，背电极层200还可以包含金属，例如，铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)、钛(Ti)、银(Ag)或金(Au)，或者是构成透明导电层(TCO)的
ITO、ZnO 或 SnO2。
[0031]背电极层200可以通过使用同种金属或者异种金属而包括至少两个层。
[0032]光吸收层300可以形成在背电极层200上。
[0033]光吸收层300包含1-1I1-VI族化合物。例如，光吸收层300可以具有CIGSS (Cu (IN, Ga) (Se, S) 2)晶体结构，CISS (Cu (IN) (Se, S) 2)晶体结构或者 CGSS (Cu (Ga)(Se, S)2)晶体结构。
[0034]第一缓冲层400可以形成在光吸收层300上。
[0035]第一缓冲层400形成在光吸收层300上同时与光吸收层300直接接触，并且减少在光吸收层300与将在后面描述的透明电极层600之间的能带隙差。
[0036]第一缓冲层400可以包含CdS，并且第一缓冲层400的能带隙可以是背电极层200的能带隙与透明电极层600的能带隙之间的中间值。
[0037]第二缓冲层500可以形成在第一缓冲层400上。
[0038]第二缓冲层500用作高电阻缓冲层并且可以包含表现出高透光率和高导电性的氧化锌(ZnO)。[0039]第二缓冲层500可以防止与透明电极层600发生绝缘并且防止冲击造成的损伤。
[0040]透明电极层600可以形成在第二缓冲层500上。
[0041]透明电极层600可以包含透明导电材料并且可以包含掺杂铝的氧化锌(ΑΖ0 ;ZnO:Al)ο
[0042]除了 AZO以外，透明电极层600还可以包含表现出高透光率和高导电性的氧化锌(ZnO)，氧化锡(SnO2)以及铟锡氧化物(ITO)中的一种。
[0043]同时，根据本公开的杂质扩散阻挡层700直接形成在基板100上，并且杂质扩散阻挡层700的预定厚度为2 μ m或2 μ m以下。
[0044]杂质扩散阻挡层700可以包含一种包含硅氮化物(SiNx)的材料。
[0045]由于硅氮化物是非氧化物陶瓷并且具有优异的热特性和机械特性，所以在高温工艺期间，硅氮化物表现出优异的特性，防止来自基板100的杂质的渗入。
[0046]尽管形成杂质扩散阻挡层700的厚度为2 μ m或2 μ m以下，但是本实施例并不限于此，并且根据基板100的杂质扩散浓度，可以理想地调整杂质扩散阻挡层700的厚度。
[0047]虽然杂质扩散阻挡层700形成在基板100的整个表面上，但是本实施例并不限于此，而且杂质扩散阻挡层700可以仅形成在基板100的预定区域上。
[0048]杂质扩散阻挡层700可以防止在高温工艺期间来自基板100的杂质被扩散，从而防止由于背电极层200电阻的增加和光吸收层300的污染而降低效率和可靠性。
[0049]同时，由于构成杂质扩散阻挡层700的硅氮化物基材料表现出很大的应力指数，杂质扩散阻挡层700和背电极层200之间的粘接强度可能会减弱。因此，当选择构成背电极层200的材料时会存在限制。
[0050]因此，为了提高与背电极层200的粘接强度，在杂质扩散阻挡层700上可以额外地形成粘接强度提闻层800。
[0051]粘接强度提高层800可以通过沉积工艺形成在杂质扩散阻挡层700上。
[0052]粘接强度提高层800可以包含硅氧化物(SiO2)并且该层的厚度T2为2μπι或2μπι以下。
[0053]粘接强度提高层800包含表现出与背电极层200的稳定化学键结合并且表现出与背电极层200的优异粘接强度的材料。粘接强度提高层800使得构成背电极层200的材料容易选择并且增大了背电极层200的材料的选择范围。
[0054]在下文中，将参照附图描述根据本公开的太阳能电池的制造方法。图2至图10是示出根据本公开的太阳能电池的制造方法的截面图。
[0055]如图2所示，如果制备基板100，在基板100上进行杂质扩散阻挡层700。
[0056]杂质扩散阻挡层700可以包含一种硅氮化物基材料。如图3所示，可以通过化学沉积方案、溅射方案或者蒸镀方案形成杂质扩散阻挡层700。
[0057]如图4所示，如果在基板100上形成杂质扩散阻挡层700，可以在杂质扩散阻挡层700上沉积粘接强度提高层800。
[0058]粘接强度提高层800可以包含诸如硅氧化物的材料。如图5所示，可以通过化学沉积方案、溅射方案或者蒸镀方案来形成粘接强度提高层800。
[0059]如图6所示，如果在杂质扩散阻挡层700上形成粘接强度提高层800，那么在粘接强度提高层800上形成背电极层200。[0060]可以通过溅射方案沉积Mo来形成背电极层200。
[0061]然后，可以通过图案化工艺来将背电极层200划分成条形，从而形成第一图案线Plo在这种情况下，可以通过使用激光来进行该图案化工艺。
[0062]如图7所示，如果第一图案线Pl形成在背电极层200上，那么在背电极层200上顺序形成光吸收层300、第一缓冲层400和第二缓冲层500。
[0063]光吸收层300可以使用CIGS通过共沉积方案来形成。
[0064]第一缓冲层400可以通过化学浴沉积方案(CBD)沉积CdS来形成。
[0065]第二缓冲层500可以通过溅射工艺沉积ZnO来形成。
[0066]如图8所示，如果在背电极层200上顺序层叠光吸收层300、第一缓冲层400和第二缓冲层500，那么，可以通过图案化工艺在光吸收层300、第一缓冲层400和第二缓冲层500的相应部分上形成第二图案线P2。
[0067]第二图案线P2可以与第一图案线Pl间隔开预定距离，并且可以通过刻绘方案或者使用激光来形成。
[0068]如图9所示，如果在光吸收层300、第一缓冲层400和第二缓冲层500上形成第二图案线P2，那么，在第二缓冲层500上形成透明电极层600。
[0069]透明电极层600可以通过溅射方案沉积AZO来形成。
[0070]如图10所示，如果在第二缓冲层500上形成透明电极层600，那么，可以在光吸收层300、第一缓冲层400、第二缓冲层500和透明电极层600上形成第三图案线P3。
[0071]第三图案线P3可以与第二图案线P2间隔开预定距离，并且可以通过刻绘方案或者使用激光来形成。
[0072]因此，可以完整地制造出根据本公开的太阳能电池。
[0073]尽管出于说明性目的描述了本发明的示例性实施例，但是，本领域的技术人员应当理解，在不偏离由所附权利要求书所公开的本发明的范围和精神的前提下，可以进行各种修改、添加和替换。
【权利要求】
1.一种太阳能电池，包括: 基板； 在所述基板上的背电极层； 在所述背电极层上的光吸收层； 在所述光吸收层上的透明电极层；以及 在所述基板和所述背电极层之间的杂质扩散阻挡层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述杂质扩散阻挡层包含硅氮化物(SiNx)0
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述杂质扩散阻挡层的厚度为0.5μπι至.2.0 μ m。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，还包括位于所述杂质扩散阻挡层和所述背电极层之间的粘接强度提高层。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，其中，所述粘接强度提高层包含Si02。
6.根据权利要求4所述的太阳能电池，其中，所述粘接强度提高层的厚度在大约.0.5 μ m至大约2.0 μ m的范围内。
7.一种太阳能电池的制造方法，所述方法包括: 制备基板； 在所述基板上形成杂质扩散阻挡层； 在所述杂质扩散阻挡层上形成背电极层； 在所述背电极层上形成光吸收层；以及 在所述光吸收层上形成透明电极层。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述杂质扩散阻挡层通过沉积SiNx来形成。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述杂质扩散阻挡层的厚度在0.5 μ m至2.0 μ m的范围内。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，还包括在形成所述杂质扩散阻挡层之后，在所述杂质扩散阻挡层上形成粘接强度提高层。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述粘接强度提高层通过沉积SiO2来形成。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述粘接强度提高层的厚度在0.5μπι至.2.0μm的范围内。
【文档编号】H01L31/18GK103828065SQ201280047825
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年7月18日 优先权日:2011年7月29日
【发明者】沈洺奭 申请人:Lg伊诺特有限公司