CN102024860A - 薄膜太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

薄膜太阳能电池及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102024860A
CN102024860A CN2010102068782A CN201010206878A CN102024860A CN 102024860 A CN102024860 A CN 102024860A CN 2010102068782 A CN2010102068782 A CN 2010102068782A CN 201010206878 A CN201010206878 A CN 201010206878A CN 102024860 A CN102024860 A CN 102024860A
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode
amorphous silicon
substrate
layer
solar cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2010102068782A
Other languages
English (en)
Inventor
朴元绪
李正禹
朴成基
俞以仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Display Co Ltd
Original Assignee
LG Display Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Display Co Ltd filed Critical LG Display Co Ltd
Publication of CN102024860A publication Critical patent/CN102024860A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0445PV modules or arrays of single PV cells including thin film solar cells, e.g. single thin film a-Si, CIS or CdTe solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0224Electrodes
    • H01L31/022408Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
    • H01L31/022425Electrodes for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for solar cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/02Details
    • H01L31/0236Special surface textures
    • H01L31/02366Special surface textures of the substrate or of a layer on the substrate, e.g. textured ITO/glass substrate or superstrate, textured polymer layer on glass substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0368Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors
    • H01L31/03682Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L31/03685Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including polycrystalline semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table including microcrystalline silicon, uc-Si
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H01L31/0376Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors
    • H01L31/03762Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes including amorphous semiconductors including only elements of Group IV of the Periodic Table
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/545Microcrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/548Amorphous silicon PV cells

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明提供一种薄膜太阳能电池及其制造方法。这种薄膜太阳能电池包括:第一衬底;在第一衬底上的第一电极,所述第一电极的上表面具有多个不规则结构;在第一电极上的吸收层,所述吸收层包括以相对于第一衬底的角度与第一电极接触的非晶硅层和多晶硅层;在吸收层上的第二电极;以及在第二电极上的第二衬底。

Description

薄膜太阳能电池及其制造方法
本申请要求2009年9月9日递交的韩国专利申请10-2009-0084899的优先权,在此援引该申请作为参考。
技术领域
本文档涉及一种薄膜太阳能电池及其制造方法,更具体地,涉及一种配备有包括非晶硅和多晶硅的吸收层的薄膜太阳能电池及其制造方法。
背景技术
近几年,进行了替代现有的化石燃料的多种研究,以解决严峻的能源问题。尤其是由于在未来几十年石油资源将减少,因而对例如风能、原子能和太阳能等自然能源的利用进行了多种研究。在这些替代能源中,设想了利用相对无限且有利于环境保护的太阳能的太阳能电池。自从1983年开发了Se太阳能电池以来,一直对太阳能电池进行研究。由于现有的利用单晶体硅的太阳能电池的高额制造成本和安装成本,这种太阳能电池并没有被广泛地应用。
在降低成本的尝试中,正在对薄膜太阳能电池进行积极的研究。具体而言,正在对利用使用非晶硅(a-Si:H)的薄膜太阳能电池以低成本制造大面积的太阳能电池进行研究。通常,薄膜太阳能电池可以具有在衬底上方堆叠第一电极、吸收层和第二电极的结构。为了改进效率,进行了许多努力,例如,在第一电极的表面上形成极度的不平整的纹理化处理,或形成吸收层的非晶硅的结晶。
发明内容
因此,本发明涉及一种基本上避免了由于现有技术的局限性与不足所造成的一或多个问题的薄膜太阳能电池及其制造方法。
本发明的一个目的是提供一种改进的太阳能电池及其制造方法。
本发明的另一个目的是提供一种能够通过吸收宽波长范围的可见光而提高效率的改进的太阳能电池及其制造方法。
本发明的其它特征和优点将在随后的描述中列出,这些特征和优点的部分从描述中将是显而易见的,或者可以从本发明的实施领会到。通过文字描述和本申请的权利要求以及所附附图中特别指出的结构,可以了解和获得本发明的目的和其它优点。
为了获得这些和其它优点并根据本发明的目的,如具体与广义描述的,薄膜太阳能电池及其制造方法包括一种薄膜太阳能电池,所述薄膜太阳能电池包括:第一衬底;在第一衬底上的第一电极,所述第一电极的上表面具有多个不规则结构;在第一电极上的吸收层,所述吸收层包括以相对于第一衬底的角度与第一电极接触的非晶硅层和多晶硅层;在吸收层上的第二电极;以及在第二电极上的第二衬底。
另一方面,薄膜太阳能电池及其制造方法包括一种薄膜太阳能电池,所述薄膜太阳能电池包括:第一衬底;在第一衬底上的第一电极,所述第一电极的上表面具有多个不规则结构;设置在第一电极上的吸收层,所述吸收层包括平行于第一电极和第二电极形成的非晶硅层和多晶硅层;设置在吸收层上的第二电极;以及在第二电极上的第二衬底。
另一方面,薄膜太阳能电池及其制造方法包括一种制造薄膜太阳能电池的方法,所述方法包括以下步骤:制备第一衬底;在第一衬底上形成第一电极,所述第一电极的上表面具有多个不规则结构;在第一电极上沉积多个金属晶种;在第一电极上形成吸收层,所述吸收层包括非晶硅层和多晶硅层,所述多晶硅层由多个金属晶种形成;在吸收层上形成第二电极;以及在第二电极上形成第二衬底。
另一方面,薄膜太阳能电池及其制造方法包括一种制造薄膜太阳能电池的方法,所述方法包括以下步骤:制备第一衬底;在第一衬底上形成第一电极,所述第一电极的上表面具有多个不规则结构;在第一电极上形成吸收层,所述吸收层包括非晶硅层和多晶硅层,所述多晶硅层是通过照射非晶硅层的上表面而形成的;在吸收层上形成第二电极;以及在第二电极上形成第二衬底。
另一方面,薄膜太阳能电池及其制造方法包括一种制造薄膜太阳能电池的方法,所述方法包括以下步骤:在第一衬底上形成第一电极;在第一电极上形成吸收层,所述吸收层包括至少一个非晶硅层和至少一个多晶硅层;在吸收层上形成第二电极;以及在第二电极上形成第二衬底。
另一方面,薄膜太阳能电池及其制造方法包括一种薄膜太阳能电池,所述薄膜太阳能电池包括:在第一衬底上的第一电极;在第一电极上的吸收层,所述吸收层包括至少一个非晶硅层和至少一个多晶硅层;在吸收层上的第二电极;以及在第二电极上的第二衬底。
应当理解前面的概括描述和下面的详细描述都是示范性和解释性的,意在于提供如权利要求所保护的本发明的进一步解释。
附图说明
所包含的用于提供对发明的进一步的理解并引入组成说明书的一部分的附图图解了本发明的实施例,并与说明书文字描述一起用于解释本发明的原理。在附图中:
图1是示出根据第一示范性实施例的薄膜太阳能电池的截面图。
图2A至2D是示出根据本发明的第二示范性实施例的制造薄膜太阳能电池的方法的截面图。
图3A至3E是示出根据本发明的第三示范性实施例的制造薄膜太阳能电池的方法的截面图。
图4A至4D是示出根据本发明的第四示范性实施例的制造薄膜太阳能电池的方法的截面图。
图5A至5D是示出根据本发明的第五示范性实施例的制造薄膜太阳能电池的方法的截面图。
图6是示出在太阳光谱中由示出示范性吸收层吸收的波长范围的示图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例,附图中示出了这些实施例的一些例子。
图1是示出根据第一示范性实施例的薄膜太阳能电池的截面图。
如图1所示,薄膜太阳能电池100包括衬底110、设置在衬底110上的第一电极120、设置在第一电极120上的吸收层130、设置在吸收层130上的第二电极140和设置在第二电极140上的相对衬底150。吸收层130还可以包括以垂直于衬底110的方向交替设置的非晶硅膜131和多晶硅膜132。
衬底110可以由玻璃或透明树脂制成。玻璃可以是具有透明度和高绝缘性的玻璃片,该玻璃片包括氧化硅(SiO2)、氧化钠(Na2O)和氧化钙(CaO)作为主要成分。
第一电极120可以由透明导电氧化物或金属制成。从由氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO)、氧化铬(Cd2O3)和氧化铟锡(ITO)构成的组中选出的任意一种可被用作所述透明导电氧化物。银(Ag)或铝(Al)可被用作所述金属。
另外,第一电极120可以具有由透明导电氧化物或金属组成的单层,但是并不限制于此。例如,第一电极120可以具有透明导电氧化物和金属的两层或更多层的堆叠层。另外,第一电极120可以包括在它的表面上的不规则结构121。不规则结构121可以起到使第一电极120的表面积变宽从而能够吸收更多光量的作用。
吸收层130可以包括以垂直于衬底110的方向交替形成的非晶硅膜(a-Si:H)131和多晶硅膜(μ-Si:H)132。当可见光入射到吸收层130上时,吸收层130吸收可见光并产生电子-空穴对。产生的电子-空穴对分别运动到第一电极120和第二电极140。
在薄膜太阳能电池100中,非晶硅膜131吸收短波长范围的可见光,多晶硅膜132吸收长波长范围的可见光。因此,包括非晶硅膜131和多晶硅膜132两者的薄膜太阳能电池100具有比仅包括非晶硅膜的传统薄膜太阳能电池更高的效率。
为了有效地吸收可见光,在垂直于衬底110的方向上的多晶硅膜132和非晶硅膜131的截面可以具有条形图案的形状。
另外,为了使产生的电子和空穴运动到第一电极120和第二电极140,多晶硅膜132和非晶硅膜131的一端可以与第一电极120接触,而多晶硅膜132和非晶硅膜131的另一端可以与第二电极140接触。
第二电极140可以与第一电极120类似地由透明导电氧化物或金属制成。可以将ITO、SnO2或ZnO作为透明导电氧化物使用。可以将Ag或Al作为金属使用。另外,第二电极140可以具有由透明导电氧化物或金属组成的单层,但是并不限制于此。例如,第二电极140可以具有透明导电氧化物和金属的两层或更多层的堆叠层。
相对衬底150可以与衬底110相同,并且可以由玻璃或透明树脂制成。玻璃可以是具有透明度和高绝缘性的玻璃片,该玻璃片包括SiO2、Na2O和CaO作为主要成分。
现在说明具有图1所示的结构的示范性薄膜太阳能电池的制造方法。图2A至2D是示出根据第二示范性实施例的制造薄膜太阳能电池的方法的截面图。
如图2A所示,在衬底210上形成第一电极220。衬底210可以由玻璃或透明树脂制成。玻璃可以是具有透明度和高绝缘性的平板玻璃片,该玻璃片包括SiO2、Na2O和CaO作为主要成分。
可以通过在衬底210上沉积透明导电材料而形成第一电极220。可以用化学汽相沉积(CVD)方法、物理汽相沉积(PVD)方法或电子束(E-beam)方法形成第一电极220。这里,第一电极220可以由透明导电氧化物或金属制成。可以将ZnO、SnO、Cd2O3和ITO中的任意一种作为透明导电氧化物使用。可以将Ag或Al作为金属使用。此外,第一电极220可以具有由透明导电氧化物或金属组成的单层,但是并不限制于此。例如,第一电极220可以具有透明导电氧化物和金属的两层或更多层的堆叠层。
在形成第一电极220后,用化学蚀刻方法或物理蚀刻方法在第一电极220的表面上形成不规则结构221。不规则结构221可以起到使第一电极220的表面积变宽从而能够吸收更多光量的作用。
在第一电极220上选择性沉积金属晶种225。金属晶种225可以由Ni、Pd、Ti、Ag、Au、Al、Sn、Sb、Cu、Co、Cr、Mo、Tr、Ru、Rh和Pt中的任意一种形成。可以通过用例如溅射的已知金属沉积方法沉积薄膜并图案化该薄膜,来形成金属晶种225。
如图2B所示,在包括金属晶种225的衬底210上方形成吸收层230。吸收层230包括以垂直于衬底210的方向交替形成的非晶硅膜231和多晶硅膜232。
具体而言,可以在腔室中用等离子体增强化学汽相沉积(PECVD)在包括金属晶种225的衬底210上方沉积硅。这里,腔室可以具有约400至600℃的温度,硅膜可以沉积为约1至2μm的厚度。若在高温的腔室环境中,在包括金属晶种225的衬底210上方沉积硅,则可以使形成有金属晶种225的区域的硅结晶并生长为多晶硅膜(μc-Si:H)232。可以使没有形成金属晶种225的区域的硅生长为非晶硅并成为非晶硅膜(a-Si:H)231。
因此,可以使吸收层230形成为具有以垂直于衬底210的方向交替形成的非晶硅膜231和多晶硅膜232。吸收层230的非晶硅膜231和多晶硅膜232可以具有垂直于衬底210的方向上的条形图案的形状。非晶硅膜231和多晶硅膜232也可以与衬底210倾斜地形成。
这里,为了将通过吸收太阳光而产生的电子和空穴传递到第一电极210,多晶硅膜232和非晶硅膜231的一端形成为与第一电极210接触。
如图2C所示,在包括吸收层230和第一电极220的衬底210上方形成第二电极240。可以按照与第一电极220相同方式用CVD方法、PVD方法或E-beam方法形成第二电极240。第二电极240可以按照与第一电极220相同的方式由透明导电氧化物或金属制成。可以将ITO、SnO2、或ZnO作为透明导电氧化物使用。可以将Ag或Al作为金属使用。另外,第二电极240可以具有由透明导电氧化物或金属组成的单层,但是并不限制于此。例如,第二电极240可以具有透明导电氧化物和金属的两层或更多层的堆叠层。
在第二电极240上形成相对衬底250,从而完成根据第二实施例的薄膜太阳能电池。
如图2D所示,在如图2B所示的硅沉积处理中,可以使衬底210倾斜并在衬底210上沉积硅层以形成多晶硅膜232。这样,可以在形成有金属晶种225的区域中与衬底210倾斜地形成多晶硅膜232,可以在形成多晶硅膜232的同时形成非晶硅膜231。非晶硅膜231与衬底210之间以及多晶硅膜232与衬底210之间的倾斜角θ1可以在约45°至90°之间。可以形成第二电极240和相对衬底250以完成薄膜太阳能电池。
如上文所述,在根据第二实施例的制造薄膜太阳能电池的方法中,用金属晶种在第一电极上形成包括非晶硅膜和多晶硅膜的吸收层。因此,由于非晶硅膜可以吸收短波长范围的可见光,而多晶硅膜可以吸收长波长范围的可见光,因而可以提高薄膜太阳能电池的效率。
图3A至3E是示出根据第三示范性实施例的制造薄膜太阳能电池的方法的截面图。
如图3A所示,首先在衬底310上形成第一电极320。与第二实施例相似,第一电极320可以包括不规则结构321。不规则结构321可以起到使第一电极320的表面积变宽从而能够吸收更多光量的作用。
如图3B所示,在第一电极320上沉积非晶硅330。用激光照射非晶硅330的某些区域,从而使这些区域结晶为多晶硅331。
这里,在第一电极320上沉积的非晶硅330可以具有约
Figure BSA00000153335100071
的厚度,通过激光结晶的多晶硅331彼此分隔开。多晶硅331可以起到与第二实施例的金属晶种相似的形成多晶硅膜的作用。
如图3C所示,通过外延生长非晶硅330和多晶硅331,来形成包括非晶硅膜341和多晶硅膜342的吸收层340。外延生长工艺是晶体生长方法中的一种,用于将形成在衬底上的晶体用作晶种以生长新的晶体。这里,新的晶体可以具有与形成在衬底上的晶体相同的晶体结构和晶向。外延生长方法可以包括液相外延(LPE)方法、汽相外延(VPE)方法或分子束外延(MBE)方法,但是并不限制于此。
由于外延生长工艺的特性,分别由非晶硅330和多晶硅331生长得到的非晶硅膜341和多晶硅膜342分别具有与非晶硅330和多晶硅331相同的晶体结构和晶向。因此,可以在形成有多晶硅331的区域形成多晶硅膜342。
因此,可以在衬底310上方形成的吸收层340包括以垂直于衬底310的方向交替形成的非晶硅膜341和多晶硅膜342。吸收层340的非晶硅膜341和多晶硅膜342可以具有垂直于衬底310的方向上的条形图案的形状。
这里,为了将通过吸收太阳光而产生的电子和空穴传递到第一电极320,多晶硅膜342和非晶硅膜341的一端形成为与第一电极320接触。
如图3D所示,在包括吸收层340和第一电极320的衬底310上方形成第二电极350。在第二电极350上形成相对衬底360,从而完成根据第三实施例的薄膜太阳能电池。非晶硅膜341和多晶硅膜342可以与衬底310倾斜地形成。
如图3E所示,在如图3B所示的激光照射工艺中,可以使衬底310倾斜,通过激光照射能够与衬底310倾斜地形成多晶硅膜342。随后,在如图3C所示的外延生长工艺中,可以在使衬底310倾斜的状态下进行外延生长工艺。因此,可以与衬底310倾斜地形成非晶硅膜341和多晶硅膜342。非晶硅膜341与衬底310之间以及多晶硅膜342与衬底310之间的倾斜角θ2可以在约45°至90°之间。可以形成第二电极350和相对衬底360以完成薄膜太阳能电池。
如上文所述,在根据本文档的第三实施例的制造薄膜太阳能电池的方法中,在第一电极上很薄地形成非晶硅和多晶硅之后,使非晶硅和多晶硅生长,由此形成吸收层。因此,由于非晶硅膜可以吸收短波长范围的可见光,而多晶硅膜可以吸收长波长范围的可见光,因而具有能够提高薄膜太阳能电池的效率的优点。
图4A至4D是示出根据第四示范性实施例的制造薄膜太阳能电池的方法的截面图。
如图4A所示,在衬底410上形成第一电极420。与第一实施例相似,第一电极420可以包括不规则结构421。不规则结构421可以起到使第一电极420的表面积变宽从而能够吸收更多光量的作用。
如图4B所示,在第一电极420上形成非晶硅膜(a-SiGe:H)431。可以用PECVD方法使非晶硅膜431形成为约1.5至2μm的厚度。
如图4C所示,通过用激光照射包括非晶硅膜431的衬底410的整个表面,使非晶硅膜431的上表面结晶,从而形成多晶硅膜432。这里,可以将准分子激光用作用于使非晶硅膜431结晶的激光。另外,准分子激光可以具有包括约0.1至2.5mm/s的扫描速率、约10至150Hz的频率和约300至400mJ/cm2的能量密度的照射条件。
另外,因为非晶硅膜431是包含Ge的a-SiGe:H,因此可以由μc-SiGe:H制成所述结晶的多晶硅膜432。这里,可以通过控制Ge的含量来控制非晶硅膜431和多晶硅膜432的每一个的光学带隙。即,可以将非晶硅膜431的光学带隙控制为1.4至1.6eV,可以将多晶硅膜432的光学带隙控制为1.4至1.6eV。
因此,可以形成包括非晶硅膜431和多晶硅膜432的吸收层430。这里,非晶硅膜431可以具有约500至800nm的厚度,多晶硅膜432可以具有约1000至1500nm的厚度。
如图4D所示,在包括吸收层430和第一电极420的衬底410上方形成第二电极450。在第二电极450上形成相对衬底460,从而完成根据第四实施例的薄膜太阳能电池。
如上文所述,在根据第四实施例的制造薄膜太阳能电池的方法中,在第一电极上形成非晶硅膜,用激光使部分的非晶硅膜结晶。因此,具有能够减少用于形成多晶硅膜的PECVD方法的运行时间的优点。
另外,吸收层形成为包括非晶硅膜和多晶硅膜。因此,由于非晶硅膜可以吸收短波长范围的可见光,而多晶硅膜可以吸收长波长范围的可见光,因而具有能够提高薄膜太阳能电池的效率的优点。
图5A至5D是示出根据第五示范性实施例的制造薄膜太阳能电池的方法的截面图。
如图5A所示,在衬底510上形成第一电极520。与第一实施例相似,第一电极520可以包括不规则结构521。不规则结构521可以起到使第一电极520的表面积变宽从而能够吸收更多光量的作用。
在第一电极520上形成下层非晶硅膜(a-Si:H)531。这里,可以用PECVD方法使下层非晶硅膜531形成为约100至300nm的厚度。
如图5B所示,在包括下层非晶硅膜531的衬底510上方形成上层非晶硅膜(a-SiGe:H)532。与下层非晶硅膜531不同,上层非晶硅膜532可以具有约1至1.5μm的厚度并且可以进一步包含Ge。
如图5C所示,通过用激光照射上层非晶硅膜532,使上层非晶硅膜532的上表面结晶,从而形成多晶硅膜533。这里,可以将准分子激光用作用于使上层非晶硅膜532结晶的激光。另外,准分子激光可以具有包括约0.1至2.5mm/s的扫描速率、约10至150Hz的频率和约300至400mJ/cm2的能量密度的照射条件。
另外,因为上层非晶硅膜532是包含Ge的a-SiGe:H,因此可以由μc-SiGe:H制成结晶的多晶硅膜533。这里,可以通过控制Ge的含量来控制上层非晶硅膜532和多晶硅膜533的每一个的光学带隙。即,可以将上层非晶硅膜532的光学带隙控制为1.4至1.6eV,也可以将多晶硅膜533的光学带隙控制为1.4至1.6eV。同时,可以将不包含Ge的下层非晶硅膜531的光学带隙控制为1.7eV。
因此,可以形成包括下层非晶硅膜531、上层非晶硅膜532和多晶硅膜533的吸收层530。这里,下层非晶硅膜531可以具有约100至300nm的厚度,上层非晶硅膜532可以具有约50至200nm的厚度,多晶硅膜533可以具有约200至300nm的厚度。
如图5D所示,在包括吸收层530和第一电极520的衬底510上方形成第二电极540。在第二电极540上形成相对衬底550,从而完成根据本文档第五实施例的薄膜太阳能电池。
如上文所述,在根据第五实施例的制造薄膜太阳能电池的方法中,在第一电极上形成下层非晶硅膜,在下层非晶硅膜上形成上层非晶硅膜,用激光使部分的上层非晶硅膜结晶。因此,具有能够减少用于形成多晶硅膜的PECVD方法的运行时间的优点。
另外,吸收层形成为具有不包含Ge的下层非晶硅膜和两者都包含Ge的上层非晶硅膜和多晶硅膜。因此,由于上层非晶硅膜可以吸收短波长范围的可见光,多晶硅膜可以吸收长波长范围的可见光,而下层非晶硅膜可以吸收短波长与长波长之间的范围的可见光,因而具有能够提高薄膜太阳能电池的效率的优点。
图6是示出在太阳光谱中由示范性吸收层吸收的波长范围的示图。如图6所示,根据第一至第五实施例的薄膜太阳能电池包括由多晶硅膜和非晶硅膜组成的吸收层。因此,具有非晶硅膜可以吸收短波长范围A的太阳光、而多晶硅膜可以吸收长波长范围B的太阳光的优点。
因此,与仅包括非晶硅膜的传统吸收层相比,本发明具有能够通过吸收宽波长范围的太阳光而提高薄膜太阳能电池效率的优点。
对本领域的技术人员显而易见的是,在不脱离本发明的精神或范围的情况下,可以对本发明的薄膜太阳能电池及其制造方法进行多种更改与变型。因此,本发明意在于覆盖所附权利要求及其等价物范围内的本发明的更改与变型。

Claims (20)

1.一种薄膜太阳能电池,包括:
第一衬底;
在所述第一衬底上的第一电极,所述第一电极的上表面具有多个不规则结构;
在所述第一电极上的吸收层,所述吸收层包括以相对于所述第一衬底的角度与所述第一电极接触的非晶硅层和多晶硅层;
在所述吸收层上的第二电极;以及
在所述第二电极上的第二衬底。
2.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池,其中所述非晶硅层和所述多晶硅层可按照条形图案的形状形成。
3.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池,其中所述多晶硅层和所述非晶硅层的每一个与所述第一电极和第二电极接触。
4.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池,其中所述吸收层的所述非晶硅层和所述多晶硅层以垂直于所述第一衬底的角度与所述第一电极接触。
5.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池,其中所述吸收层的所述非晶硅层和所述多晶硅层以相对于所述第一衬底的45°与90°之间的角度与所述第一电极接触。
6.根据权利要求1所述的薄膜太阳能电池,其中所述吸收层的所述多晶硅层是通过沉积多个金属晶种而形成的。
7.一种薄膜太阳能电池,包括:
第一衬底;
在所述第一衬底上的第一电极,所述第一电极的上表面具有多个不规则结构;
在所述第一电极上的吸收层,所述吸收层包括平行于所述第一电极和第二电极形成的非晶硅层和多晶硅层;
在所述吸收层上的第二电极;以及
在所述第二电极上的第二衬底。
8.根据权利要求7所述的薄膜太阳能电池,其中所述非晶硅层在所述第一电极的整个表面上形成,所述多晶硅层在所述非晶硅层的整个表面上形成。
9.根据权利要求8所述的薄膜太阳能电池,其中所述多晶硅层是通过照射所述非晶硅层的上表面而形成的。
10.一种制造薄膜太阳能电池的方法,包括以下步骤:
制备第一衬底;
在所述第一衬底上形成第一电极,所述第一电极的上表面具有多个不规则结构;
在所述第一电极上沉积多个金属晶种;
在所述第一电极上形成吸收层,所述吸收层包括非晶硅层和多晶硅层,所述多晶硅层由所述多个金属晶种形成;
在所述吸收层上形成第二电极;以及
在所述第二电极上形成第二衬底。
11.根据权利要求10所述的制造薄膜太阳能电池的方法,其中所述非晶硅层和所述多晶硅层以相对于所述第一衬底的角度与所述第一电极接触。
12.根据权利要求11所述的制造薄膜太阳能电池的方法,其中所述吸收层的所述非晶硅层和所述多晶硅层以垂直于所述第一衬底的角度与所述第一电极接触。
13.根据权利要求11所述的制造薄膜太阳能电池的方法,其中所述吸收层的非晶硅层和多晶硅层以相对于所述第一衬底的45°与90°之间的角度与所述第一电极接触。
14.根据权利要求10所述的制造薄膜太阳能电池的方法,其中所述非晶硅层和所述多晶硅层可按照条形图案的形状形成。
15.根据权利要求10所述的制造薄膜太阳能电池的方法,其中所述多晶硅层和所述非晶硅层的每一个与所述第一电极和第二电极接触。
16.一种制造薄膜太阳能电池的方法,包括以下步骤:
制备第一衬底;
在所述第一衬底上形成第一电极,所述第一电极的上表面具有多个不规则结构;
在所述第一电极上形成吸收层,所述吸收层包括非晶硅层和多晶硅层,所述多晶硅层是通过照射所述非晶硅层的上表面而形成的;
在所述吸收层上形成第二电极;以及
在所述第二电极上形成第二衬底。
17.根据权利要求16所述的制造薄膜太阳能电池的方法,其中所述非晶硅层在所述第一电极的整个表面上形成,所述多晶硅层在所述非晶硅层的整个表面上形成。
18.根据权利要求16所述的制造薄膜太阳能电池的方法,其中所述非晶硅层和所述多晶硅层平行于所述第一电极和第二电极形成。
19.一种制造薄膜太阳能电池的方法,包括以下步骤:
在第一衬底上形成第一电极;
在所述第一电极上形成吸收层,所述吸收层包括至少一个非晶硅层和至少一个多晶硅层;
在所述吸收层上形成第二电极;以及
在所述第二电极上形成第二衬底。
20.一种薄膜太阳能电池包括:
在第一衬底上的第一电极;
在所述第一电极上的吸收层,所述吸收层包括至少一个非晶硅层和至少一个多晶硅层;
在所述吸收层上的第二电极;以及
在所述第二电极上的第二衬底。
CN2010102068782A 2009-09-09 2010-06-21 薄膜太阳能电池及其制造方法 Pending CN102024860A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2009-0084899 2009-09-09
KR1020090084899A KR101303471B1 (ko) 2009-09-09 2009-09-09 박막 태양전지 및 그 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102024860A true CN102024860A (zh) 2011-04-20

Family

ID=43478095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010102068782A Pending CN102024860A (zh) 2009-09-09 2010-06-21 薄膜太阳能电池及其制造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20110056557A1 (zh)
EP (1) EP2296183A3 (zh)
KR (1) KR101303471B1 (zh)
CN (1) CN102024860A (zh)
TW (1) TW201110383A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109301023A (zh) * 2018-09-30 2019-02-01 京东方科技集团股份有限公司 光电二极管及其制备方法、平板探测器

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101166456B1 (ko) * 2011-05-23 2012-07-19 김병국 태양전지 및 그 제조방법
TWI443846B (zh) 2011-11-01 2014-07-01 Ind Tech Res Inst 透明導電層結構
CN109817731B (zh) * 2019-02-02 2021-10-12 京东方科技集团股份有限公司 一种光电二极管及其制作方法、电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1841789A (zh) * 2005-03-30 2006-10-04 Tdk株式会社 太阳能电池及其色调节方法
CN101325156A (zh) * 2008-08-04 2008-12-17 东莞宏威数码机械有限公司 一种制备多晶硅薄膜太阳电池的方法和装置
US20090020157A1 (en) * 2007-06-12 2009-01-22 Guardian Industries Corp. Rear electrode structure for use in photovoltaic device such as CIGS/CIS photovoltaic device and method of making same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2815934B2 (ja) * 1989-11-16 1998-10-27 三洋電機株式会社 光電変換素子の製造方法
JP2699867B2 (ja) * 1994-04-28 1998-01-19 株式会社日立製作所 薄膜太陽電池とその製造方法
US8203071B2 (en) * 2007-01-18 2012-06-19 Applied Materials, Inc. Multi-junction solar cells and methods and apparatuses for forming the same
KR20080069448A (ko) * 2007-01-23 2008-07-28 엘지전자 주식회사 측면결정화 공정을 이용한 고효율 광기전력 변환소자 모듈및 그의 제조방법
WO2008150769A2 (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Thinsilicon Corporation Photovoltaic device and method of manufacturing photovoltaic devices

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1841789A (zh) * 2005-03-30 2006-10-04 Tdk株式会社 太阳能电池及其色调节方法
US20090020157A1 (en) * 2007-06-12 2009-01-22 Guardian Industries Corp. Rear electrode structure for use in photovoltaic device such as CIGS/CIS photovoltaic device and method of making same
CN101325156A (zh) * 2008-08-04 2008-12-17 东莞宏威数码机械有限公司 一种制备多晶硅薄膜太阳电池的方法和装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109301023A (zh) * 2018-09-30 2019-02-01 京东方科技集团股份有限公司 光电二极管及其制备方法、平板探测器

Also Published As

Publication number Publication date
US20110056557A1 (en) 2011-03-10
TW201110383A (en) 2011-03-16
EP2296183A3 (en) 2013-09-25
EP2296183A2 (en) 2011-03-16
KR101303471B1 (ko) 2013-09-05
KR20110027005A (ko) 2011-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7847180B2 (en) Nanostructure and photovoltaic cell implementing same
CN102150276B (zh) 用于cigs基薄膜光伏电池的薄膜钠物种阻挡方法和结构
CN101593779B (zh) 串联薄膜硅太阳能电池及其制造方法
CN101807613B (zh) 三维光子晶体为背反射层的非晶硅太阳电池及其制备方法
CN101562207A (zh) 晶体硅太阳能电池
CN102119448A (zh) 太阳能电池及其制造方法
US20110011448A1 (en) Thin film solar cell and method of manufacturing the same
CN102447013A (zh) 薄膜太阳能电池制作工艺、薄膜太阳能电池前体层堆叠的制造方法和太阳能电池前体层堆叠
CN102024860A (zh) 薄膜太阳能电池及其制造方法
CN201289855Y (zh) 晶体硅太阳能电池
CN102473711B (zh) 具有改进的太阳能电池互连性的薄膜太阳能模块及其制造方法
WO2009017373A2 (en) Solar cell and method for the same
US20130133740A1 (en) Photovoltaic device and method for manufacturing same
CN101556973B (zh) 薄膜光伏器件及复合电极
KR20110037678A (ko) 박막 태양 전지 모듈 및 그 제조 방법
CN102064212B (zh) 一种非晶硅薄膜太阳能电池及制备方法
US20110247692A1 (en) Thin Film Type Solar Cell and Method for Manufacturing the Same
US20130340818A1 (en) Photovoltaic device including flexible substrate or inflexible substrate and method for manufacturing the same
US8987583B2 (en) Variable optical density solar collector
US11342470B2 (en) Inclined thin film solar cell
JPS6154680A (ja) 薄膜太陽電池
US20120160315A1 (en) Thin film solar cell module and manufacturing method thereof
US20130008504A1 (en) Solar power generating apparatus and method for manufacturing same
CN204332973U (zh) 一种单面受光hit太阳能电池
CN102376786A (zh) 薄膜太阳能电池及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20110420