CN101933159B - 具有多个透明导电层的太阳能电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通过将透明导电层形成为具有不同的氧含量和不同的光吸收系数的多个层而提高吸收到光电转换层中的太阳光的比率的太阳能电池及其制造方法。本发明的太阳能电池包括衬底、透明导电层和光电转换层，其中所述透明导电层包括具有第一光吸收系数的第一层；以及形成在所述第一层上并具有大于所述第一光吸收系数的第二光吸收系数的第二层。
Description
技术领域
本发明涉及具有多个透明导电层的太阳能电池及其制造方法。更具体地，本发明涉及通过将透明导电层形成为具有不同的氧含量和不同的光吸收系数的多个层而提高吸收到光电转换层中的太阳光的比率的太阳能电池及其制造方法。
背景技术
最近，由于快速上涨的石油价格、地球的环境问题、化石能源的枯竭、原子能发电中的废物处理、与新发电厂建设相应的位置选择等，对可再生能源的关注增加，针对作为无污染能源的太阳能电池的研究与开发被积极地推进。
太阳能电池是利用光生伏打效应将光能转换为电能的装置，与可替代能源需求的增长相应，太阳能电池最近已引起更多关注。
在太阳能电池中，重要的是提高与将入射太阳光转换为电能的比率有关的转换效率。已经开展了各种提高该转换效率的研究，并且已经在研究通过尽可能地减少光损失以增加吸收到太阳能电池中的太阳光的比率，从而提高太阳能电池的效率。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种太阳能电池及其制造方法，该太阳能电池通过将太阳能电池的透明导电层形成为包括具有不同的氧含量和不同的光吸收系数的多个层的多层结构，而提高太阳光的透射率，从而能够提高效率。
本发明的另一个目的是提供一种太阳能电池及其制造方法，该太阳能电池通过将太阳能电池的透明导电层形成为包括具有不同折射率的多个层的多层结构，以使得即使当入射太阳光穿过光电转换层，由后电极反射并再次到达透明导电层，入射太阳光仍被再次吸收到光电转换层中，从而能够提高效率。
本发明的再一个目的是提供一种太阳能电池及其制造方法，通过将太阳能电池的透明导电层配置为包括高氧含量的第一层和沉积在第一层上的第二层的结构，使得即使在第二层仍可以保持第一层的极好的结晶度和大晶粒尺寸，从而提供包括整体上具有极好的结晶度和大晶粒尺寸的透明导电层的太阳能电池。
为了达到上述目的，本发明提供的太阳能电池包括衬底、透明导电层和光电转换层，所述透明导电层包括：具有第一光吸收系数的第一层；以及形成在第一层上并具有大于第一光吸收系数的第二光吸收系数的第二层。每一透明导电层可以被配置为一个层或多个层。
在本发明中，第一层的氧含量可以相对高于第二层的氧含量。
在本发明中，可以随着所述第一层和所述第二层远离所述衬底，所述第一层和所述第二层的氧含量减少。
在本发明中，第一层的结晶度可以相对地高于第二层的结晶度。本发明的透明导电层的第一层和第二层的结晶度可以由包括形成各层的材料的结晶程度(即，每单位体积由晶粒尺寸占据的体积比)的概念和包括这些层的晶粒尺寸的概念来定义。
在本发明中，第一层和第二层的折射率可以彼此不同。
在本发明中，第一层的光学禁带宽度可以相对地低于第二层的光学禁带宽度。
在本发明中，第一层的电阻率可以相对地高于第二层的电阻率。
在本发明中，透明导电层可以含有从氧化锌(ZnO)基材料、氧化锡(SnO2)和氧化铟锡(ITO)(In2O3:SnO2)所构成的组中选出的任意一种，或者所述透明导电层可以掺杂有从铝(Al)、镓(Ga)、氟(F)、锗(Ge)、镁(Mg)、硼(B)、铟(In)、锡(Sn)和锂(Li)所构成的组中选出的至少一种。
本发明的太阳能电池可以被配置为在由上述多层的第一层和第二层构成的透明导电层之间包括具有上述特性的中间特性的层作为中间层。
本发明的透明导电层的第一层由于具有相对出色的光透射率，可以称为透射层(transmitting layer)，并且透明导电层的第二层由于可以具有小于第一层的光透射率但具有显著减小的电阻率，并且由于与随后沉积的光电转换层之间的较低的接触电阻，它可以被用作移动从光电转换层生成的载流子的导电层，因此可以称为导电层(conductive layer)。
为了达到上述目的，本发明提供了一种太阳能电池，其包括：衬底、透明导电层、光电转换层，其中透明导电层在邻近光电转换层的表面具有比光入射表面更高的光吸收系数。
在本发明中，光入射表面的氧浓度可以高于邻近光电转换层的表面的氧浓度。
在本发明中，透明导电层可以在同一层减少氧浓度。
为了达到上述目的，本发明提供了一种太阳能电池的制造方法，该太阳能电池包括衬底、透明导电层和光电转换层，该制造方法包括：将随着远离衬底而氧含量减少的透明导电层沉积在衬底上。
在本发明的制造方法中，在逐渐地减小沉积时引入的气体中氧的容积率的同时沉积透明导电层。
为了达到上述目的，本发明提供了一种太阳能电池的制造方法，该太阳能电池包括衬底、透明导电层和光电转换层，该制造方法包括：在含氧的气氛下在所述衬底上沉积第一层，以制备所述透明导电层；以及，在氧浓度比沉积所述第一层的步骤中使用的氧浓度低的气氛下，在所述第一层上沉积第二层。
在本发明的制造方法中，透明导电层可以含有从氧化锌(ZnO)基材料、氧化锡(SnO2)和氧化铟锡(ITO)(In2O3:SnO2)所构成的组中选出的任意一种，或者所述透明导电层可以掺杂有从铝(Al)、镓(Ga)、氟(F)、锗(Ge)、镁(Mg)、硼(B)、铟(In)、锡(Sn)和锂(Li)所构成的组中选出的至少一种。
根据本发明，可以将太阳能电池的透明导电层形成为包括具有不同的氧含量和不同的光吸收系数的多个层的多层结构，从而提高太阳光的透射率，以提高太阳能电池的效率。
此外，通过将太阳能电池的透明导电层形成为包括具有不同折射率的多个层的多层结构，使得即使入射太阳光穿过光电转换层，被后电极反射并再次到达透明导电层，入射太阳光仍被再次吸收进入光电转换层，从而提高太阳能电池的效率。
而且，通过将太阳能电池的透明导电层配置为包括高氧含量的第一层和沉积在第一层上的第二层的结构，使得即使在第二层仍可以保持第一层的极好的结晶度和较大的晶粒尺寸，从而使该太阳能电池包括整体上具有极好的结晶度和较大晶粒尺寸的透明导电层。
附图说明
从下面结合附图对优选实施方式的描述，本发明的上述和其它目的、特性和优点将变得明显，在附图中：
图1是示意性示出根据本发明一个实施方式的透明导电层的配置的剖视图；
图2是示出图1的透明导电层中包括的每一层的氧含量的图形；
图3和图4是示出根据本发明一个实施方式的表面被纹理化的透明导电层的透射率的图；
图5是示出根据本发明的一个实施方式的透明导电层的雾度的图形；
图6是示出应用了根据本发明一个实施方式的透明导电层的太阳能电池的光学性能的图；
图7和图8是示出根据本发明的一个实施方式的透明导电层的电特性的图；
图9是示出根据本发明的一个实施方式的透明导电层的表面形状的图像；并且
图10是示出根据本发明的一个实施方式在沉积透明导电层的时候增加氧气时透明导电层的结晶度改善的图。
具体实施方式
以下，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。
图1是示意性示出根据本发明的一个实施方式透明导电层的配置的剖视图。
如图1所示，应用于本发明的太阳能电池的透明导电层100包括依次沉积在玻璃衬底110上的透射层130、中间层150和导电层170。根据每一层中的氧含量来划分透射层130、中间层150和导电层170。即，每一层由相同的材料构成，而各层的氧的量彼此不同。参考示出了每层氧含量的图2，透射层130是氧含量最大的层，导电层170是氧含量最少的层，而中间层150是在沉积透射层130之后减少氧量而沉积的层，是透射层130和导电层170之间的分界层。
同时，作为透射层130、中间层150和导电层170的组成材料，可以主要地使用氧化锌基(ZnO-based)材料，但是也可使用氧化锡(SnO2)和氧化铟锡(ITO)(In2O3:SnO2)等，其中基本材料可以用铝(Al)、镓(Ga)、氟(F)、锗(Ge)、镁(Mg)、硼(B)、铟(In)、锡(Sn)和锂(Li)等掺杂。其中优选使用具有高雾度的氧化锌。在此，雾度是由漫透射率/直接透射率×100％定义的值。雾度由下式1表示。
其中，TD表示漫透射率，Ts表示直接透射率，并且TT表示总透射率。
高雾度意味着通过使入射通过玻璃衬底110的太阳光中的漫射或透射的光所占的比率高，而使大部分的入射太阳光能够被吸收进入光电转换层。
如上所述，透射层130是氧含量相对较大的层。由于具有较大氧含量的特性，其光透射率会相对更高。因此，透射层130能够起到减小入射通过玻璃衬底110的太阳光的损失的作用。另一方面，由于透射层130包含大量的氧，所以结晶度极好，并且晶粒尺寸也增大。
导电层170包括氧量比透射层130少得多的层，它是在沉积过程中减少氧量而沉积的层。根据该特性，因为导电层170具有比透射层130相对更高的光吸收系数，所以光学禁带宽度Eg变得更高。
同时，在沉积导电层170时，透射层130用作种子层并且透射层130具有高氧含量的特性有利于生长导电层170。
因为导电层170具有较低的氧含量，透射率会相对较低，但是电阻率显著降低。由于该低电阻率，与随后沉积的光电转换层的接触电阻较低，使得由光电转换层中的光吸收生成的载流子可以在导电层170中移动。
另一方面，中间层150是在依次沉积透射层130和导电层170的过程中减少氧量而沉积的层，用作将透射层130的结晶度保持到导电层170。
表1表示透射层130和导电层170各自关于太阳能电池的主要吸收波长段的吸收系数之间的差异。
表1
从表1可以看出，在400nm至1000nm的波长段中平均有9％的吸收系数差异。因此，在本发明中，使用如透射层130那样具有相对较小的吸收系数的薄膜能有助于提高太阳能电池的效率。
同时，图3和图4是示出表面纹理化的透明导电层100的透射率的图。
如图3和图4所示，可以看出，本发明的透明层100与相关技术相比提高了在400nm至1200nm的波长段中的总透射率TT。
同时，图5是示出本发明的透明导电层100的雾度的图形。
如图5所示，本发明的透明导电层100在大约550nm的波长区域内具有大约60％的雾度，并且具有40％或更高的平均雾度，使得它适合应用于透明导电层。
从利用下式2的光学特性仿真结果可以明显地看出具有根据本发明的透明导电层100的太阳能电池的效率提高效果。
其中，R表示反射系数，ns表示表面的折射率，并且nc表示涂层的折射率。
假设在覆板太阳能电池(superstrate solar cell)中具有大约550nm波长的光垂直地入射，而进行光学特性仿真。表2中示出了用于光学特性仿真的各种材料的折射率，并且图7示出应用了本发明的用式2和表2所示数据进行了仿真的透明导电层100的太阳能电池的光学特性。
表2
| 层 | 折射率 |
| i-Si | 4.50 |
| p-Si | 3.10 |
| 透明导电层100的导电层170 | 1.89 |
| 透明导电层100的透射层130 | 2.05 |
| 碱石灰的玻璃衬底 | 1.50 |
| 空气 | 1.00 |
图6是示出在如下情况下光学特性的图：入射通过玻璃衬底110的光通过光电转换层，被由金属或金属氧化物制成的后电极反射，并返回到玻璃衬底110。
如图6所示，在使用相关技术的透明导电层的太阳能电池中，当入射光线通过光电转换层，被从后电极反射，并返回时，85％的入射光到达玻璃衬底，但是在使用本发明的透明导电层的太阳能电池的情况下，因为导电层170和透射层130各自具有不同的折射率，光被反射回至光电层从而仅大约71％的光到达玻璃衬底。
换言之，当使用本发明的透明导电层100的太阳能电池将从后电极入射通过玻璃衬底110的光反射回时，大约14％的光被反射回到光电转换层，从而通过光的再吸收而提高了太阳能电池的效率。
同时，图7和图8是示出根据本发明的透明导电层100的电特性的图。
如图7所示，透明导电层100表现出10Ω或更小的值，该值是透明导电层通常需要的表面电阻(Rs)值，并且表现出5×10-4或更小的值，该值是透明导电层通常需要的电阻率值，使得它可以应用于太阳能电池。
此外，如图8所示，通过增加氧，光学禁带宽度Eg稍有降低，但是表现出3.0eV的值，该值是通常需要的Eg值，使得这些特性也可以应用于太阳能电池。
同时，图9是示出根据本发明的一个实施方式的透明导电层100的表面形状的图像。如图9所示，当与相关技术中的透明导电层比较时，可以看出通过显著减少具有不规则小尺寸的凹坑，透明导电层变得均匀。
此外，当为了形成表面纹理化结构而在透明导电层100上进行刻蚀时，当与在相关技术中的透明导电层上进行刻蚀比较时，可以观察到透明导电层的损伤较小并且在表面形成了细微折痕。这表明，如上所述的，在透射层130中保持的高氧含量、极好的结晶度和大晶粒尺寸也在导电层170中得以保持。
下面将介绍根据本发明的透明导电层100的制造方法。
首先，在氧气氛的条件下，要用作透明导电层的材料被沉积在玻璃衬底110上。如上所述，该材料可以将氧化锌(ZnO)基材料作为基本材料。可以通过溅射、化学气相沉积等已知的沉积方法来进行沉积。在具有较高的初始氧比率的气氛下沉积在玻璃衬底110上的材料可以用作透射层130。
之后，如果用于透明导电层的材料被连续地沉积在玻璃衬底110上，则外围氧气的量被减少，使得具有较小含量氧的层被沉积在顶部。通过这些过程，能够形成导电层170。当沉积导电层时，透射层130可以用作种子层170。
图10是示出在沉积的时候当增加氧气时透明导电层的结晶度改善的图。参考图10，在沉积时引入的气体中氧气所占用的容积率越高，结晶度增加得就越多，使得在具有较高氧比率的气氛下沉积的透射层130表现出极好的结晶度特性。该透射层130能有利地用于生长导电层170，使得诸如极好的结晶度和大晶粒等特性可以向上传递至导电层170。
同时，如上所述，通过在上述氧气氛的条件下连续地进行沉积而自然地降低氧气的比例，能够顺序地形成透射层130和导电层170。然而，可以在具有高的氧比例的气氛下沉积透射层130，然后可以在具有低的氧比例的气氛下沉积导电层170。
作为包括根据本发明的透明导电层的太阳能电池结构的一个实施方式，可以有顺序地形成有以下层的太阳能电池：玻璃衬底、作为下透明导电层的本发明的透明导电层、作为光电转换层的非晶硅太阳能电池层(a-si：Hp/i/n层)、作为下透明导电层的本发明的透明导电层和后电极。包括本发明的透明导电层的太阳能电池可以根据本领域技术人员熟知的方法制造，因此将不再重复制造方法的详细描述。
以上描述了利用本发明的透明电极的非晶硅型太阳能电池，但是可以通过改变例如化合物、染色灵敏度和有机材料等因素而将该透明电极应用于具有光电转换层的太阳能电池。
尽管参考本发明当前优选实施例详细描述了本发明，但本领域技术人员应当理解，在不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和等同。而且，本说明书所说明的各个组分(constituent)的物质(substances)可以由本领域技术人员从各种熟知的物质容易地选择并处理。而且，本领域技术人员可以移除说明书中所述组分的一部分而不使性能恶化，或者可以增加组分用于提高性能。此外，本领域技术人员可以根据处理或设备的环境来改变本说明书中说明的有条理的步骤的顺序。从而，意图是本发明包括该发明的修改和变形，如果其在所附权利要求和其等价的范围内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池，其包括玻璃衬底、透明导电层和光电转换层，所述透明导电层包括：
具有第一光吸收系数的第一层；
形成在所述第一层上并具有大于所述第一光吸收系数的第二光吸收系数的第二层；以及
插入在所述第一层和所述第二层之间的中间层，
其中，所述第一层的氧含量相对高于所述第二层的氧含量，并且所述中间层的氧含量随着所述中间层远离所述玻璃衬底而逐渐减小。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，随着所述第一层和所述第二层远离所述玻璃衬底，所述第一层和所述第二层的氧含量减少。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一层的结晶度相对高于所述第二层的结晶度。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一层和所述第二层的折射率彼此不同。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一层的光学禁带宽度相对小于所述第二层的光学禁带宽度。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述第一层的电阻率相对高于所述第二层的电阻率。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述透明导电层含有从氧化锌（ZnO）基材料、氧化锡（SnO2）和氧化铟锡（ITO）（In2O3：SnO2）所构成的组中选出的任意一种，或者所述透明导电层掺杂有从铝（Al）、镓（Ga）、氟（F）、锗（Ge）、镁（Mg）、硼（B）、铟（In）、锡（Sn）和锂（Li）所构成的组中选出的至少一种。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中，所述中间层用于保持所述第一层直达所述第二层的结晶度。
9.一种太阳能电池的制造方法，所述太阳能电池包括玻璃衬底、透明导电层和光电转换层，其中该透明导电层包括依次沉积在所述玻璃衬底上的第一层、中间层和第二层，所述制造方法包括：
在包含高氧浓度的气氛下在所述玻璃衬底上沉积所述第一层；
在所述第一层上沉积所述中间层，其中随着所述中间层远离所述玻璃衬底而逐渐减少所述气氛的氧浓度的同时执行在所述第一层上沉积中间层的步骤；以及
在氧浓度比沉积所述第一层的步骤中使用的氧浓度低的气氛下，在所述中间层上沉积所述第二层。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，所述透明导电层含有从氧化锌（ZnO）基材料、氧化锡（SnO2）和氧化铟锡（ITO）（In2O3：SnO2）所构成的组中选出的任意一种，或者所述透明导电层掺杂有从铝（Al）、镓（Ga）、氟（F）、锗（Ge）、镁（Mg）、硼（B）、铟（In）、锡（Sn）和锂（Li）所构成的组中选出的至少一种。
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| JP5848786B2 (ja) * | 2014-02-04 | 2016-01-27 | 日東電工株式会社 | 導電性積層体、パターン配線付き透明導電性積層体、および光学デバイス。 |
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