太阳能电池及其制造方法

太阳能电池及其制造方法
【专利摘要】一种太阳能电池和一种制造太阳能电池的方法。太阳能电池包括：基底；第一电极层，位于基底上；光吸收层，位于第一电极层上；合金层，位于第一电极层与光吸收层之间；缓冲层，位于光吸收层上；第一通孔，形成为穿过缓冲层、光吸收层、合金层和第一电极层直至基底；以及绝缘阻挡件，位于第一通孔的至少一部分中。
【专利说明】太阳能电池及其制造方法
[0001]本申请要求在美国专利商标局于2012年11月7日提交的第61/723，666号美国临时申请以及于2013年3月14日提交的第13/828,851号美国非临时申请的优先权和权益，它们的全部内容通过引用包含于此。
【技术领域】
[0002]本发明的实施例的方面涉及一种太阳能电池。
【背景技术】
[0003]由于对能量的需求增加，因此近来对将太阳光能量转换为电能的太阳能电池的需求增加。太阳能电池是清洁能源，其利用作为无限能源的太阳光产生电。近年来，太阳能电池由于高的工业增长率而已经受到公众瞩目。
[0004]铜-铟-镓_( 二)硒化物(CIGS)太阳能电池是可以实现为薄膜并且不使用硅
(Si)的太阳能电池。因此，期望CIGS太阳能电池将通过降低太阳能电池的生产成本在太阳光能量用途的发展中起到重要作用。此外，已知的是，由于CIGS太阳能电池是热稳定的，所以随着时间流逝，几乎不存在效率的降低。因此，已经进行各种研究来提高CIGS太阳能电池的发电能力。

【发明内容】

[0005]根据本发明实施例的一方面，太阳能电池具有新型结构。
[0006]根据本发明实施例的另一方面，太阳能电池具有提高的发电效率。
[0007]根据本发明的实施例，太阳能电池包括:基底；第一电极层，位于基底上；光吸收层，位于第一电极层上；合金层，位于第一电极层与光吸收层之间；缓冲层，位于光吸收层上；第一通孔，形成为穿过缓冲层、光吸收层、合金层和第一电极层直至基底；以及绝缘阻挡件，位于第一通孔的至少一部分中。
[0008]绝缘阻挡件可以包括Si02、SiOy、SiNjP SiON中的至少一种，其中，y和z是自然数。
[0009]绝缘阻挡件的界面可以与缓冲层的同绝缘阻挡件的所述界面相邻的界面并行地形成。
[0010]太阳能电池还可以包括从基底扩散到光吸收层中的碱金属元素，光吸收层包括CIGS化合物。
[0011]绝缘阻挡件可以填充第一通孔。
[0012]太阳能电池还可以包括位于缓冲层上的第二电极层。
[0013]在一个实施例中，太阳能电池还可以包括第二通孔，第二通孔形成为穿过缓冲层和光吸收层直至合金层，第二通孔沿第一方向与第一通孔分隔开，第二电极层通过第二通孔接触合金层。
[0014]太阳能电池还可以包括第三通孔，第三通孔可以形成为穿过第二电极层、缓冲层、光吸收层和合金层直至第一电极层，第三通孔沿第一方向与第二通孔分隔开。
[0015]太阳能电池还可以包括第二通孔，第二通孔可以形成为穿过第二电极层、缓冲层、光吸收层和合金层直至第一电极层，第二通孔沿第一方向与第一通孔分隔开。
[0016]绝缘阻挡件可以部分地填充第一通孔，并且第二电极层可以填充第一通孔的剩余部分。
[0017]绝缘阻挡件可以位于第一通孔的第一侧，填充第一通孔的剩余部分的第二电极层可以位于第一通孔的第二侧，第二侧沿第一方向与第一侧分隔开。
[0018]限定第一通孔的内表面的至少一部分可以相对于基底的表面倾斜。
[0019]限定第一通孔的内表面的所述至少一部分可以相对于基底的表面以30度至60度的角度倾斜。
[0020]第一通孔的与基底相邻的部分的宽度可以是第一通孔的与缓冲层形成界面的另一部分的宽度的大约一半。
[0021]根据本发明的另一实施例，制造太阳能电池的方法包括:在基底上设置第一电极层；在第一电极层上设置光吸收层；在第一电极层与光吸收层之间形成合金层；在光吸收层上设置缓冲层；以及形成穿过缓冲层、光吸收层、合金层和第一电极层直至基底的第一通孔。
[0022]所述方法还可以包括在第一通孔的至少一部分中设置绝缘阻挡件。
[0023]在一个实施例中，所述方法还包括将基底的碱金属元素扩散到光吸收层中，在形成第一通孔之前执行将碱金属元素扩散到光吸收层中的步骤。
[0024]所述方法还可以包括在缓冲层上设置第二电极层。
[0025]在一个实施例中，所述方法还包括:形成穿过第二电极层、缓冲层、光吸收层和合金层直至第一电极层的第二通孔，第二通孔沿第一方向与第一通孔分隔开；以及在第一通孔的第一侧中填充绝缘阻挡件并在第一通孔的第二侧中填充第二电极层，第二侧沿第一方向与第一侧分隔开。
[0026]限定第一通孔的内表面的至少一部分可以相对于基底的表面倾斜。
[0027]根据本发明的另一实施例，太阳能电池包括:基底；后电极层，形成在基底上；光吸收层，形成在后电极层上；合金层，在后电极层与光吸收层之间形成在后电极层的表面上；缓冲层，形成在光吸收层上；第一通孔，通过穿过缓冲层、光吸收层、合金层和后电极层暴露基底的至少一部分；以及绝缘阻挡件，形成为覆盖第一通孔中的至少一部分。
[0028]第一通孔可以形成为穿过缓冲层、后电极层、置于缓冲层与后电极层之间的光吸收层和合金层。
[0029]绝缘阻挡件可以通过被填充在第一通孔中形成为覆盖基底的顶表面以及缓冲层、光吸收层、合金层和后电极层的侧表面。
[0030]绝缘阻挡件的界面可以与缓冲层的相邻于绝缘阻挡件的所述界面的界面并行地形成。
[0031]太阳能电池还可以包括沿第一方向与第一通孔分隔开的第二通孔，第二通孔可以通过穿过缓冲层和光吸收层暴露合金层的至少一部分。
[0032]太阳能电池还可以包括形成在缓冲层上的前电极层，前电极层可以通过被填充在第二通孔中形成为覆盖合金层的顶表面以及缓冲层和光吸收层的侧表面。[0033]太阳能电池还可以包括沿第一方向与第二通孔分隔开的第三通孔，第三通孔可以通过穿过前电极层、缓冲层、光吸收层和合金层暴露后电极层的至少一部分。
[0034]基底可以是包含碱金属的玻璃基底。
[0035]基底的碱金属可以扩散到形成在基底上的后电极层、合金层和光吸收层中。
[0036]绝缘阻挡件可以包括Si02、SiOy、SiNjP SiON中的至少一种(这里，y和z是自然数)。
[0037]太阳能电池还可以包括沿第一方向与第一通孔分隔开的第三通孔，第三通孔可以通过穿过前电极层、缓冲层、光吸收层和合金层暴露后电极层的至少一部分。
[0038]第一通孔可以包括沿第一方向顺序地形成为彼此相对的第一表面和第二表面。第二表面可以与第三通孔相邻地形成，绝缘阻挡件可以覆盖第一表面和基底的与第一表面相邻的顶表面。
[0039]太阳能电池还可以包括形成在缓冲层上的前电极层，前电极层可以形成为覆盖第一通孔的第二表面和基底的与第二表面相邻的顶表面。
[0040]第一通孔的内壁的至少一部分可以形成为倾斜的。
[0041]第一通孔可以形成为使得第一通孔的宽度沿从缓冲层指向后电极层的方向变窄，第一通孔的截面可以以梯形形状形成。
[0042]第一通孔可以包括沿第一方向顺序地形成为彼此相对的第一表面和第二表面。第二表面可以与第三通孔相邻地形成，绝缘阻挡件可以覆盖第一表面和基底的与第一表面相邻的部分。
[0043]第一通孔的第一表面或第二表面可以形成为相对于基底具有30度至60度的倾斜角。
[0044]如上所述，根据本发明实施例的一方面，提供了具有新型结构的太阳能电池。
[0045]此外，根据本发明实施例的另一方面，提供了具有提高的发电效率的太阳能电池。
【专利附图】

【附图说明】
[0046]附图与说明书一起示出了本发明的一些示例性实施例，并与描述一起用于解释本发明的方面和原理。
[0047]图1是根据本发明实施例的太阳能电池的剖视图。
[0048]图2A是示意性地示出碱金属元素在根据本发明实施例的太阳能电池中扩散的状态的剖视图。
[0049]图2B是示意性地示出碱金属元素在传统太阳能电池中扩散的状态的剖视图。
[0050]图3A至图3C是示意性地示出根据本发明实施例的制造图1的太阳能电池的方法的剖视图。
[0051]图3D是示出电流在图1的太阳能电池中流动的状态的示意性剖视图。
[0052]图4是示出根据本发明实施例的制造太阳能电池的方法的流程图。
[0053]图5是根据本发明另一实施例的太阳能电池的剖视图。
[0054]图6A至图6C是示意性地示出根据本发明实施例的制造图5的太阳能电池的方法的视图。
[0055]图7是示出电流在图5的太阳能电池中流动的状态的示意性剖视图。[0056]图8是根据本发明另一实施例的太阳能电池的剖视图。
[0057]图9是在设置绝缘阻挡件之前的状态下示出的图8的太阳能电池的剖视图。
【具体实施方式】
[0058]在下面的详细描述中，简单地通过举例说明的方式示出并描述了本发明的某些示例性实施例。如本领域技术人员将认识到的，在所有未脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述将被认为是本质上的说明性而非限制性。此外，当元件被称作“在”另一元件“上”时，它可以直接地在所述另一元件上，或者可以利用置于它们之间的一个或多个中间元件而间接地在所述另一元件上。此外，当元件被称作“连接到”另一元件时，它可以直接地连接到所述另一元件，或者可以利用在它们之间连接的一个或多个中间元件而间接地连接到所述另一元件。这里，相似的标号指示相似的元件。
[0059]下面参照附图更详细地描述本发明的一些示例性实施例。
[0060]图1是根据本发明实施例的太阳能电池的剖视图。
[0061]根据本发明实施例的太阳能电池100包括:基底110 ;后电极层120 (例如,第一电极层)，形成在基底110上；光吸收层140，形成在后电极层120上；合金层130，在后电极层120与光吸收层140之间形成在后电极层120的表面上；缓冲层160,形成在光吸收层140上；第一通孔Pla，通过穿过缓冲层160、光吸收层140、合金层130和后电极层120暴露基底110的至少一部分；以及绝缘阻挡件150，形成为覆盖第一通孔Pla中的至少一部分。第一通孔Pla可以形成为穿过缓冲层160、后电极层120、形成在缓冲层160与后电极层120之间的光吸收层140和合金层130。在一个实施例中，前电极层170 (例如,第二电极层)可以形成在缓冲层160上。
[0062]基底110可以是玻璃基底、陶瓷基底、金属基底、聚合物基底等。在一个实施例中，例如，基底110可以是其中包括诸如钠(Na)、钾(K)和铯(Cs)中的一种或多种碱金属元素的玻璃基底。在一个实施例中，基底110可以是钠钙玻璃基底或高应变点的钠玻璃基底。
[0063]后电极层120可以由诸如金属的导体制成。例如，后电极层120可以由在高温下具有优异的稳定性并具有高导电性的材料制成。可以使用与分别形成在后电极层120的底部和顶部的基底110和光吸收层140具有优异的粘附性的材料形成后电极层120。在一个实施例中，后电极层120可以由钥(Mo)制成。
[0064]光吸收层140可以由1-1I1-VI族基化合物半导体或1-11-1V-VI族基化合物半导体形成。这里，I族元素可以是铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)等中的任意一种，II族元素可以是锌(Zn)、镉(Cd)等中的任意一种。III族元素可以是铟(In)、镓(Ga)、铝(Al)等中的任意一种，IV族元素可以是硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)、铅(Pb)等中的任意一种。VI族元素可以是硫(S)、硒(Se)、締(Te)等中的任意一种。
[0065]在一个实施例中，例如，1-1I1-VI族基化合物半导体可以是诸如CIS、CGS或CIGS(这里，C表示铜(Cu), I表示铟(In),G表示镓(Ga), S表示硫(S)和硒(Se)中的一种或多种)的化合物半导体。1-11-1V-VI族基化合物半导体可以是诸如CZTS (这里，C表示铜(Cu)，Z表不锌(Zn), T表不锡(Sn), S表不硫(S)和硒(Se)中的一种或多种)的化合物半导体。
[0066]合金层130形成在光吸收层140与后电极层120彼此接触的界面处。在一个实施例中，合金层130可以通过硒化工艺形成。例如，可以通过在后电极层120上由铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)和硫(S)制成层，然后使该层与硒(Se)反应来形成由CIGS基化合物半导体形成的光吸收层140。在一个实施例中，硒(Se)从光吸收层140的上表面扩散从而穿过光吸收层140，然后与后电极层120的接触光吸收层140的表面反应，从而形成合金层130。例如，在后电极层120由钥(Mo)形成的情况下，合金层130可以由二硒化钥(MoSe2)形成。
[0067]缓冲层160可以在光吸收层140上由至少一层形成。在一个实施例中，形成在缓冲层160下面的光吸收层140用作P型半导体，形成在缓冲层160上的前电极层170用作η型半导体。因此，ρ-η结可以形成在光吸收层140与前电极层170之间。在这种情况下，缓冲层160可以形成为具有在光吸收层140与前电极层170之间的中间带隙，使得光吸收层140与前电极层170之间可能具有优异的粘附性。例如，缓冲层160可以由硫化镉(CdS)、硫化锌(ZnS)等制成。
[0068]前电极层170是导电层并可以用作η型半导体。在一个实施例中，例如，前电极层170可以由透明导电氧化物(TCO)制成。在一个实施例中，前电极层170可以由氧化锌(ZnO)制成。
[0069]制作根据一个实施例的太阳能电池100可以包括执行三次或更多次的图案化工艺。根据该实施例的太阳能电池100可以包括通过图案化工艺沿第一方向顺序地形成的第一通孔Pla、第二通孔P2a和第三通孔P3a。可以通过使用机械或激光设备去除堆叠在基底110上的一个或多个层的部分区域来执行图案化工艺。
[0070]通过图案化工艺形成上至基底110上的缓冲层160并穿过缓冲层160、光吸收层140、合金层130和后电极层120的第一通孔Pla,第一通孔Pla可以暴露基底110的顶表面。
[0071]在一个实施例中，太阳能电池100还包括沿第一方向与第一通孔Pla分隔开的第二通孔P2a。第二通孔P2a可以通过穿过缓冲层160和光吸收层140来暴露合金层130的至少一部分。在太阳能电池100中，前电极层170可以形成在缓冲层160上。前电极层170可以填充在第二通孔P2a中。
[0072]第三通孔P3a形成为沿第一方向与第二通孔P2a分隔开，并且第二通孔P2a可以形成在第一通孔Pla与第三通孔P3a之间。可以通过图案化工艺形成上至前电极层170并穿过前电极层170、缓冲层160、光吸收层140和合金层130的第三通孔P3a，以暴露后电极层120的顶表面并使后电极层120与第一电极层170分隔开，来使第三通孔P3a绝缘。
[0073]绝缘阻挡件150可以形成为覆盖第一通孔Pla的内部的至少一部分。绝缘阻挡件150可以例如使用喷墨印刷法或其他合适的方法由绝缘材料制成。在一个实施例中，绝缘阻挡件150可以包括Si02、SiOy, SiNz和SiON (这里，y和z是自然数)中的至少一种。
[0074]图2A是示意性地示出碱金属元素在根据本发明实施例的太阳能电池中扩散的状态的剖视图。图2B是示意性地示出碱金属元素在传统太阳能电池中扩散的状态的剖视图。
[0075]参照图2A，为了提高太阳能电池100的效率，碱金属元素X可以包含在用作太阳能电池100中的发电层的光吸收层140中。在一个实施例中，可以使用包含有碱金属元素X的基底110来形成光吸收层140。在一个实施例中，例如，在形成后电极层120和光吸收层140之后，通过加热使碱金属元素X向上扩散至光吸收层140。
[0076]碱金属元素X可以通过穿过顺序地形成在基底110上的后电极层120和合金层130扩散到光吸收层140中。在这种情况下，由于碱金属元素X穿过在基底110上的性质近似恒定的各个层，所以碱金属元素X可以以相似或基本上恒定的速度或速率向上扩散至光吸收层140。因此，碱金属元素X可以被均匀地或基本上均匀地包含在光吸收层140中。
[0077]参照示出根据现有技术的传统太阳能电池的图2B，下金属层12、合金层13和光吸收层14可以形成在基底11上。在这种情况下，对基底11上的下金属层12、合金层13和光吸收层14执行图案化工艺，基底11的区域可以被划分为第一区域SI和第二区域S2。在碱金属元素X穿过下金属层12和合金层13然后扩散到基底11的第一区域SI中的光吸收层14中的同时，碱金属元素X从基底11直接地扩散至基底11的第二区域S2中的光吸收层
14。因此，在基底11的第一区域SI处形成的光吸收层14中包含的碱金属元素X的含量与在基底11的第二区域S2处形成的光吸收层14中包含的碱金属元素X的含量不均衡，并且碱金属元素X过多地扩散到第二区域S2处的光吸收层14中。另外，在光吸收层14中导致性能的不同，因此，使传统太阳能电池的性能降低。
[0078]另一方面，在根据本发明实施例的太阳能电池中，包含在基底110中的碱金属元素X会以近似相同的速度或速率扩散到光吸收层140中，而在基底110上的区域之间不存在任何差异。因此，碱金属元素X会被均匀地或基本上均匀地包含在光吸收层140中，从而太阳能电池可以被有效地使用。
[0079]图3A至图3C是示意性地示出根据本发明实施例的制造图1的太阳能电池的方法的视图。
[0080]参照图3A，在根据本发明实施例的太阳能电池中，在基底110上形成后电极层120、合金层130、光吸收层140和缓冲层160，随后形成第一通孔Pla。可以通过穿过缓冲层160、光吸收层140、合金层130和后电极层120来形成第一通孔Pla，以暴露基底110的顶表面110a。可以将第二通孔P2a形成为沿第一方向与第一通孔Pla分隔开。可以通过穿过缓冲层160和光吸收层140来形成第二通孔P2a，以暴露合金层130的顶表面130a。
[0081]参照图3B和图3C，可以在第一通孔Pla中形成绝缘阻挡件150。通过将绝缘阻挡件150填充在第一通孔Pla中，可以将绝缘阻挡件150形成为覆盖基底的顶表面110a、缓冲层160的侧表面161、光吸收层140的侧表面141、合金层130的侧表面131以及后电极层120的侧表面121。因此，后电极层120可以利用置于其间的特定空间而彼此分隔开。
[0082]通常，在形成第一通孔之后，在其间置有特定空间的相邻的后电极层之间填充诸如光吸收层的CIGS基材料。因此，由于相邻的后电极层之间的绝缘可能会被光吸收层破坏，所以在相邻的后电极层之间存在间隔。在相邻的后电极层之间的间隔太宽的情况下，这可以有利于相邻的后电极层之间的绝缘。然而，太阳能电池的每单位体积的发电区域减小，因此，太阳能电池的效率会被降低。
[0083]另一方面，在本发明的实施例中，作为绝缘材料的绝缘阻挡件150形成在第一通孔Pla中。因此，即使可能将第一通孔Pla形成为具有窄的宽度，也可以容易地实现相邻的后电极层120之间的绝缘。例如，在一个实施例中，虽然第一通孔Pla的宽度可能被减小至30μπι或更小，但是能够维持相邻的后电极层120之间的绝缘。因此，能够增大太阳能电池的发电区域。
[0084]参照图3C，太阳能电池还可以包括形成在缓冲层160上的前电极层170。通过将前电极层170填充在第二通孔P2a中，可以将前电极层170形成为覆盖合金层130的顶表面130a、缓冲层160的侧表面162和光吸收层140的侧表面142。根据一个实施例的绝缘阻挡件150的界面150a可以与缓冲层160的同绝缘阻挡件150的界面150a相邻的界面160a并行地形成。
[0085]可以在缓冲层160和绝缘阻挡件150上形成前电极层170。如果缓冲层160的与绝缘阻挡件150的界面150a相邻的界面160a不一致，则会有应力沿向上的方向作用于前电极层170，而该压力可能干扰对前电极层的厚度的控制，因此，前电极层170的均匀性可能被降低。在一个实施例中，可以将第三通孔P3a形成为沿第一方向与第二通孔P2a分隔开。可以通过穿过前电极层170、缓冲层160、光吸收层140和合金层130来形成第三通孔P3a，以暴露后电极层120的顶表面120a。
[0086]图3D是示出电流在图1的太阳能电池中流动的状态的示意性剖视图。参照图3D，在根据一个实施例的太阳能电池中，例如，在太阳能电池100中，电流可以从位于其间设置有绝缘阻挡件150的相邻的后电极层120的前部的后电极层120流过光吸收层140和缓冲层160，然后可以流到前电极层170。随后，电流可以流到位于相邻的后电极层120的后部的后电极层120。即，通过形成在第一通孔Pla中的绝缘阻挡件150来提供相邻的后电极层120之间的绝缘。
[0087]图4是示出根据本发明实施例的制造太阳能电池(例如，图1的太阳能电池)的方法的流程图。
[0088]参照图4，下面描述了根据本发明实施例的在太阳能电池的第一通孔中填充绝缘阻挡件的工艺。
[0089]首先，在通过在基底上沉积钥(Mo)等来形成后电极层(SI)之后，可以例如通过在后电极层上沉积CIGS来形成光吸收层(S2)，然后使用硒(Se)执行硒化工艺。随后，在一个实施例中，可以在后电极层与光吸收层之间的界面处形成由二硒化钥(MoSe2)制成的合金层(S3)。在形成合金层之后，例如通过加热使存在于基底中的碱金属元素向上扩散至光吸收层(S4)。在一个实施例中，直到使碱金属元素扩散的工艺之后，才通过图案化工艺形成第一通孔，使得后电极层彼此分隔开。在一个实施例中，在碱金属元素扩散到光吸收层中，然后在光吸收层上形成缓冲层(S5)之后，执行图案化工艺，从而形成第一通孔(S6)。可以将由SiO2等制成的绝缘阻挡件填充在第一通孔中(S7)。在上述工艺中描述的材料是根据一个实施例的材料，本发明不限于此。
[0090]下面参照图5至图9来描述本发明的附加实施例。除了下面所描述的之外，这些附加实施例的方面和组件可以与上面参照图1至图4描述的实施例的方面和组件相同或相似，因此，省略对它们的进一步的详细描述。
[0091]图5是根据本发明另一实施例的太阳能电池的剖视图。图6A至图6C是示意性地示出根据本发明实施例的制造图5的太阳能电池的方法的剖视图。图7是示出电流在图5的太阳能电池中流动的状态的示意性剖视图。
[0092]参照图5至图6C，根据本发明另一实施例的太阳能电池200包括顺序地形成在包含碱金属兀素的基底210上的后电极层220、合金层230、光吸收层240、缓冲层260和前电极层270。太阳能电池200可以包括通过图案化工艺形成的第一通孔Plb和沿第一方向与第一通孔Plb分隔开的第三通孔P3b。在形成前电极层270之前，第一通孔Plb可以通过从缓冲层260穿透至后电极层220而形成，以暴露基底210的顶表面210a。在形成前电极层270之后，第三通孔P3b可以通过穿过前电极层270、缓冲层260、光吸收层240和合金层230暴露后电极层220的至少一部分，例如顶表面220a。
[0093]第一通孔Plb可以包括沿第一方向分隔开以彼此相对的第一表面281和第二表面282或第一侧面和第二侧面。在这种情况下，第二表面282形成为与第三通孔P3b相邻，绝缘阻挡件250可以覆盖第一表面281和基底210的与第一表面281相邻的顶表面210a。因此，绝缘阻挡件250填充在第一通孔Plb的一部分中。在这种情况下，可以将绝缘阻挡件250形成为未完全地填充在第一通孔Plb中，而是仅覆盖第一通孔Plb的第一表面281。因此，使绝缘阻挡件250未形成在与第一表面281相对的第二表面282上。
[0094]太阳能电池200还可以包括形成在缓冲层260上的前电极层270。可以通过将前电极层270填充在第一通孔Plb中而形成覆盖第一通孔Plb的第二表面282和基底210的与第二表面282相邻的顶表面210a的前电极层270。S卩，可以将前电极层270填充在第一通孔Plb中的剩余的空的空间中，从而绝缘阻挡件250和前电极层270 二者均可以形成在第一通孔Plb中。
[0095]参照图7，在根据一个实施例的太阳能电池200中，电流可以从位于其间设置有绝缘阻挡件250的相邻的后电极层220的前部的后电极层220流过光吸收层240和缓冲层260，然后可以流到前电极层270。随后，电流可以流到位于相邻的后电极层220后部的后电极层220。即，通过形成在第一通孔Plb的第一表面281上的绝缘阻挡件250提供相邻的后电极层220之间的绝缘。形成在第一通孔Plb的第二表面282上的前电极层270连接到形成在缓冲层260上的前电极层270，使得电流在相邻的后电极层220之间的流动可以连接而未被切断。
[0096]在根据一个实施例的太阳能电池200中，在碱金属元素向上形成至光吸收层240之后，包含在基底210中的碱金属元素可以被扩散。因此，对光吸收层240的性能具有影响的碱金属元素均匀地或基本上均匀地分布在光吸收层240中。通过仅执行图案化工艺两次形成第一通孔Plb和第三通孔P3b，使得电流的流动是可能的。因此，可以通过省略一次图案化工艺来提高太阳能电池的效率。此外，可以通过省去在太阳能电池中不产生电能的一个通孔来提高太阳能电池的效率。
[0097]图8是根据本发明另一实施例的太阳能电池的剖视图。图9是在设置绝缘阻挡件之前的状态下示出的图8的太阳能电池的剖视图。
[0098]参照图8，根据本发明另一实施例的太阳能电池300包括包含碱金属元素的基底310以及顺序地形成在基底310上的后电极层320、合金层330、光吸收层340、缓冲层360和前电极层370。根据一个实施例的太阳能电池300可以包括从缓冲层360穿透至后电极层320而形成的第一通孔Plc以及通过从前电极层370穿透至合金层330而形成的同时与第一通孔Plc分隔开的第三通孔P3c。在根据一个实施例的太阳能电池300中，在形成光吸收层340之后，碱金属元素例如通过加热扩散到光吸收层340中。在一个实施例中，碱金属元素在形成第一通孔Plc或第三通孔P3c之前扩散，可以使碱金属元素的扩散速度相等。因此，碱金属元素均匀地或基本上均匀地包含在光吸收层340中。
[0099]在一个实施例中，第一通孔Plc的内壁的至少一部分可以形成为倾斜的。在一个实施例中，例如，第一通孔PlC被形成为使得第一通孔PlC的宽度沿从缓冲层360指向后电极层320的方向变窄，从而第一通孔Plc的截面可以以梯形形状形成。第一通孔Plc可以包括沿第一方向分隔开以彼此相对的第一表面381和第二表面382或者侧面,第一表面381和第二表面382可以形成为倾斜的。第二表面382与第三通孔P3c相邻地设置，从而绝缘阻挡件350覆盖第一表面381和基底310的与第一表面381相邻的部分。
[0100]在一个实施例中，例如，第一通孔Plc的第一表面381或第二表面382可以形成为相对于基底310具有30度至60度的倾斜角α。第一通孔Plc的第一表面381和第二表面382形成为倾斜的，使得界面之间的接触区域增大。因此，可以提高电流的流动效率。另一方面，如果倾斜角α小于30度，则光吸收层340的被去除的量增加，因此，光的吸收量降低。因此，发电量会降低。如果倾斜角α超过60度，则接触区域几乎未通过倾斜而增大。在一个实施例中，作为第一通孔Plc的与基底310相邻的部分的宽度的第一横向长度tl可以是作为第一通孔Plc的与缓冲层360的界面并行的部分的宽度的第二横向长度t2的50%或大约50%。
[0101]在根据一个实施例的太阳能电池300中，在光吸收层340中的碱金属元素的含量可以均衡。由于仅使用第一通孔Plc和第三通孔P3C使电流的流动变得可能，所以能够提高工艺效率和太阳能电池的每单位体积的发电效率。此外，第一通孔Plc的内壁形成为倾斜的，使得电流的效率可以提闻。
[0102]虽然已结合某些示例性实施例描述了本发明，但将理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，意图覆盖包括在权利要求书及其等同物的精神和范围内的各种修改和等同布置。
【权利要求】
1.一种太阳能电池，包括: 基底； 第一电极层，位于基底上； 光吸收层，位于第一电极层上； 合金层，位于第一电极层与光吸收层之间； 缓冲层，位于光吸收层上； 第一通孔，形成为穿过缓冲层、光吸收层、合金层和第一电极层直至基底；以及 绝缘阻挡件，位于第一通孔的至少一部分中。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，绝缘阻挡件包括Si02、SiOy,SiNz和SiON中的至少一种，其中，y和z是自然数。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，绝缘阻挡件的界面与缓冲层的同绝缘阻挡件的所述界面相邻的界面并行地形成。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括从基底扩散到光吸收层中的碱金属元素，光吸收层包括铜-铟-镓_( 二)硒化物化合物。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，绝缘阻挡件填充第一通孔。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括位于缓冲层上的第二电极层。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括第二通孔， 其中，第二通孔形成为穿过缓冲层和光吸收层直至合金层，第二通孔沿第一方向与第一通孔分隔开，以及 其中，第二电极层通过第二通孔接触合金层。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括第三通孔，其中，第三通孔形成为穿过第二电极层、缓冲层、光吸收层和合金层直至第一电极层，第三通孔沿第一方向与第二通孔分隔开。
9.根据权利要求6所述的太阳能电池，所述太阳能电池还包括第二通孔，其中，第二通孔形成为穿过第二电极层、缓冲层、光吸收层和合金层直至第一电极层，第二通孔沿第一方向与第一通孔分隔开。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，绝缘阻挡件部分地填充第一通孔，并且第二电极层填充第一通孔的剩余部分。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其中，绝缘阻挡件位于第一通孔的第一侧，填充第一通孔的剩余部分的第二电极层位于第一通孔的第二侧，第二侧沿第一方向与第一侧分隔开。
12.根据权利要求9所述的太阳能电池，其中，限定第一通孔的内表面的至少一部分相对于基底的表面倾斜。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其中，限定第一通孔的内表面的所述至少一部分相对于基底的表面以30度至60度的角度倾斜。
14.根据权利要求12所述的太阳能电池，其中，第一通孔的与基底相邻的部分的宽度是第一通孔的与缓 冲层形成界面的另一部分的宽度的大约一半。
15.一种制造太阳能电池的方法，所述方法包括:在基底上设置第一电极层； 在第一电极层上设置光吸收层； 在第一电极层与光吸收层之间形成合金层； 在光吸收层上设置缓冲层；以及 形成穿过缓冲层、光吸收层、合金层和第一电极层直至基底的第一通孔。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括在第一通孔的至少一部分中设置绝缘阻挡件。
17.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括将基底的碱金属元素扩散到光吸收层中，其中，在形成第一通孔之前执行将碱金属元素扩散到光吸收层中的步骤。
18.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括在缓冲层上设置第二电极层。
19.根据权利要求18所述的方法，所述方法还包括: 形成穿过第二电极层、缓冲层、光吸收层和合金层直至第一电极层的第二通孔，第二通孔沿第一方向与第一通孔分隔开；以及 在第一通孔的第一侧中填充绝缘阻挡件并在第一通孔的第二侧中填充第二电极层，第二侧沿第一方向与第一侧分隔开。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，限定第一通孔的内表面的至少一部分相对于基底的表 面倾斜。
【文档编号】H01L31/0224GK103811570SQ201310302704
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2012年11月7日
【发明者】金东珍 申请人:三星Sdi株式会社