CN102037568A - 太阳能电池 - Google Patents
太阳能电池 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102037568A CN102037568A CN2009801185996A CN200980118599A CN102037568A CN 102037568 A CN102037568 A CN 102037568A CN 2009801185996 A CN2009801185996 A CN 2009801185996A CN 200980118599 A CN200980118599 A CN 200980118599A CN 102037568 A CN102037568 A CN 102037568A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silicon layer
- solar cell
- amorphous silicon
- layer
- transparency electrode
- 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.)
- Granted
Links
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 141
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 103
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 103
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 8
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 98
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 92
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 85
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 84
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 150000004706 metal oxides Chemical group 0.000 claims description 39
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 30
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 16
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 16
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 16
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 15
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 8
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000004992 fission Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 2
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N [F].[Sn]=O Chemical compound [F].[Sn]=O NPNMHHNXCILFEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/04—Semiconductor 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor 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
- H01L31/02—Details
- H01L31/0224—Electrodes
- H01L31/022466—Electrodes made of transparent conductive layers, e.g. TCO, ITO layers
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
公开了一种太阳能电池。该太阳能电池包括n型或者p型非晶硅层、透明电极以及位于该透明电极和该非晶硅层之间的金属缓冲层。所述金属缓冲层包含铟、锡、硼、铝、镓以及锌中的至少一种。当所述透明电极包含铟锡氧化物ITO时,所述金属缓冲层包含铟和锡中的至少一种。当所述透明电极包含锌氧化物时,所述金属缓冲层包含硼、铝、镓以及锌中的至少一种。
Description
技术领域
本发明的实施方式涉及太阳能电池。
背景技术
太阳能电池是一种能够将光能转换为电能的元件。根据所使用的材料,太阳能电池可以主要分为基于硅的太阳能电池、基于化合物的太阳能电池、以及基于有机物的太阳能电池。根据半导体的相,基于硅的太阳能电池可以分为结晶硅(c-Si)太阳能电池和非晶硅(a-Si)太阳能电池。此外,根据半导体的厚度太阳能电池可以分为体型太阳能电池和薄膜型太阳能电池。
以下是太阳能电池的一般操作。如果来自外部的光入射到太阳能电池上,则在太阳能电池的硅层内形成空穴-电子对。在空穴-电子对的p-n结中产生的电场作用下,电子移动到n型硅层,空穴移动到p型硅层。从而,产生电功率。
当相关技术太阳能电池同时使用非晶硅层和透明电极时,由于该非晶硅层的结晶化,该相关技术太阳能电池的光电转换特性减弱。
发明内容
在一个方面中,提供了一种太阳能电池,该太阳能电池包括n型或者p型非晶硅层、透明电极、以及位于透明电极和非晶硅层之间的金属缓冲层。
位于透明电极和非晶硅层之间的金属缓冲层可以接触透明电极和非晶硅层中的每一个。
金属缓冲层的厚度可以小于透明电极的厚度。
若把包含在金属缓冲层中的材料称为第一材料,而把包含在透明电极中的材料称为第二材料时,则第一材料的电负值(electronegativity)与非晶硅层中的硅(Si)的电负值之间的差异可以小于第二材料的电负值与非晶硅层的硅的电负值之间的差异。
第一材料的电负值的值可以在第二材料的电负值与Si的电负值之间。
第一材料的电负值和非晶硅层中的硅(Si)的电负值之间的差异可以小于第一材料的电负值和第二材料的电负值之间的差异。
金属缓冲层的厚度大约为0.1纳米至100.0纳米。
金属缓冲层可以包含铟、锡、硼、铝、镓以及锌中的至少一种。
当透明电极包含铟锡氧化物(ITO)时,金属缓冲层可以包含铟和锡中的至少一种。当透明电极包含锌氧化物时,金属缓冲层可以包含硼、铝、镓以及锌中的至少一种。
太阳能电池还可以包括电连接到透明电极的格栅电极。
在另一个方面中,提供了一种太阳能电池,该太阳能电池包括:由掺杂了第一杂质的结晶硅形成的基础硅层;在基础硅层上的非晶硅层,该非晶硅层掺杂了第二杂质,该第二杂质的导电类型不同于第一杂质的导电类型;透明电极;以及位于透明电极与非晶硅层之间的金属氧化物层。
位于透明电极与非晶硅层之间的金属氧化物层可以接触透明电极和非晶硅层中的每一个。
金属氧化物层的厚度可以小于透明电极的厚度。
金属氧化物层的电负值和非晶硅层的电负值之间的差异可以小于透明电极的电负值和非晶硅层的电负值之间的差异。
金属氧化物层的电负值的值可以在透明电极的电负值和非晶硅层的电负值之间。
金属氧化物层的电负值和非晶硅层的电负值之间的差异可以小于金属氧化物层的电负值和透明电极的电负值之间的差异。
当透明电极包含铟锡氧化物(ITO)时,金属氧化物层可以包含铟和锡中的至少一种。当透明电极包含锌氧化物时,金属氧化物层可以包含硼、铝、镓以及锌中的至少一种。
太阳能电池还可以包括位于基础硅层和非晶硅层之间的本征(称为i型)硅层。
在另一个方面中,提供了一种太阳能电池,该太阳能电池包括:由掺杂了第一杂质的结晶硅形成的基础硅层;在基础硅层的一个表面上的第一非晶硅层,该第一非晶硅层掺杂了第二杂质,该第二杂质的导电类型不同于第一杂质的导电类型;在基础硅层的另一个表面上的第二非晶硅层,该第二非晶硅层掺杂了第三杂质,该第三杂质的导电类型不同于第一杂质的导电类型;在第一非晶硅层上的第一金属氧化物层;在第二非晶硅层上的第二金属氧化物层;在第一金属氧化物层上的第一透明电极;以及在第二金属氧化物层上的第二透明电极。
第一金属氧化物层和第二金属氧化物层可以由同一种材料形成。
第一金属氧化物层的厚度可以大致等于或小于第二金属氧化物层的厚度。
附图说明
图1至图3示出根据本发明一个实施方式的太阳能电池的示例结构;
图4示出金属缓冲层的厚度;
图5和图6示出金属缓冲层的材料;以及
图7至图11示出根据本发明一个实施方式的太阳能电池的另一种示例结构。
具体实施方式
图1至图3示出根据本发明一个实施方式的太阳能电池的示例结构。
如图1所示,根据本发明一个实施方式的太阳能电池100包括n型或p型非晶硅层110、透明电极120、以及位于透明电极120和非晶硅层110之间的金属缓冲层130。优选地,位于透明电极120和非晶硅层110之间的金属缓冲层130可以接触透明电极120和非晶硅层110中的每一个。
由于金属缓冲层130位于透明电极120和非晶硅层110之间,所以金属缓冲层130可以防止非晶硅层110的结晶化。以下详细说明金属缓冲层130。
在金属缓冲层130位于透明电极120和非晶硅层110之间的条件下,根据本发明一个实施方式的太阳能电池100的结构可以进行各种变化。例如,如图2所示,太阳能电池100还可以包括与非晶硅层110一起形成了p-n结的基础硅层200。
当由n型硅形成非晶硅层110时,可以由p型硅形成基础硅层200。相反,当由p型硅形成非晶硅层110时,可以由n型硅形成基础硅层200。换言之,可以用第一杂质来掺杂基础硅层200,而用导电类型不同于第一杂质的第二杂质来掺杂非晶硅层110。
除了基础硅层200和非晶硅层110形成p-n结外,对于基础硅层200的材料没有特别的限制。例如,在基础硅层200和非晶硅层110形成p-n结的条件下,可以由结晶硅(c-Si)、非晶硅(a-Si)或者c-Si和a-Si的组合来形成基础硅层200。基础硅层200可以是由结晶硅(c-Si)形成的硅晶片。或者,可以由氢化微晶硅(mc-Si:H)形成基础硅层200。
当由结晶硅形成基础硅层200时,太阳能电池100可以被称为异质结太阳能电池。该异质结太阳能电池的光电转换效率可以高于仅由结晶硅形成的c-Si太阳能电池的光电转换效率。
可以由具有电导性的透明材料形成透明电极120,从而增加入射光的透射率。例如,可以由从包括铟锡氧化物(ITO)、锡氧化物(例如,SnO2)、AgO、ZnO-Ga2O3(或Al2O3)、氟氧化锡(FTO)或者它们的组合的组中选择的具有高透射率和高导电性的材料来形成透明电极120,使得透明电极120透射大部分入射光,并且电流在透明电极120中流动。透明电极120的比电阻可以约为10-11Ωcm至10-2Ωcm。
透明电极120可以电连接到非晶硅层110。从而,透明电极120可以收集入射光产生的载流子中的一种(例如,空穴),以输出空穴。
此外,在根据本发明实施方式的太阳能电池100中,还可以在透明电极120上设置电连接到透明电极120的格栅电极210。
太阳能电池100可以包括位于基础硅层200后部的后部电极220。可以由具有高导电性的金属来形成后部电极220,从而提高由非晶硅层110和基础硅层20产生的电功率的恢复效率。此外,电连接到基础硅层200的后部电极220可以收集入射光产生的载流子中的一种(例如,电子),以输出电子。
在本实施方式中,位于光入射表面附近的透明电极120可以称为第一电极,后部电极220可以称为第二电极。可以由与透明电极120类似的基本透明的材料(例如,ITO和ZnO)来形成后部电极220。
在太阳能电池100的这种结构中,如果来自外部的光入射在太阳能电池100上,则在形成p-n结的非晶硅层110和基础硅层200之间的结表面处将光能转换为电能。从而,可以产生电功率。可以通过透明电极120和后部电极220来获取在p-n结表面处产生的电功率。
由于位于非晶硅层110和透明电极120之间的金属缓冲层130的厚度t1非常小,所以金属缓冲层130不会降低透光率。然而,金属缓冲层130的厚度t1可以等于或小于透明电极120的厚度t2,从而将透光率保持在足够高的水平。
图3示出在太阳能电池100中省略了金属缓冲层130的示例。
如图3所示,如果在太阳能电池100中省略了金属缓冲层130,则可以在非晶硅层110上形成透明电极120。在此情况下,使用溅射工艺来在非晶硅层110上形成透明电极120。在溅射工艺中,当在非晶硅层110上淀积出溅射的目标材料时,溅射原子的动能转移到非晶硅层110。因此,在非晶硅层110的一部分(即,区域S)中,非晶硅层110的相被部分地结晶体。结果,太阳能电池100的特性会降低。
电负值差异可能是非晶硅层110结晶化的另一个原因。更具体地说,由于透明电极120的材料的电负值和非晶硅层110的材料(即,硅)的电负值之间存在巨大差异,所以透明电极120的材料使非晶硅层110的Si-H键断裂,并在非晶硅层110中产生了金属氢化物(Me-H)键或者金属氢氧化物(Me-OH)键。从而,可以降低非晶硅层110内部的氢(H)的浓度,并且会产生非晶硅层110的结晶化。
另一方面,在本发明的实施方式中,位于非晶硅层110和透明电极120之间的金属缓冲层130可以防止在透明电极120的溅射工艺中溅射原子的动能被转移到非晶硅层110。此外,由于透明电极120的材料的电负值和非晶硅层110的硅的电负值之间的差异,金属缓冲层130可以防止在非晶硅层110中产生金属氢化物(Me-H)键或者金属氢氧化物(Me-OH)键。
除了选择了能够防止非晶硅层110的结晶化的金属之外,对于金属缓冲层130的材料没有特别的限制。例如,考虑制造成本、电负值等,可以由铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)和锌(Zn)中的一种或者至少两种来形成金属缓冲层130。
图4是例示了金属缓冲层130的厚度的表。更具体而言,图4是例示了当金属缓冲层130的厚度t1从0.05纳米变到130.0纳米时的透光率和防结晶化的表。在图4中,透光率和防结晶化特性中的每一个中的X、○和◎分别表示该特性的差状态、好状态和优秀状态。
首先,在透光率特性中,当金属缓冲层130的厚度t1约为130.0纳米时,透光率特性处于差状态。在此情况下,透光率可能因金属缓冲层130的厚度t1过大而减小过多。从而,太阳能电池100的光电转换效率可能因到达非晶硅层110的光量减少而降低。
另一方面,当金属缓冲层130的厚度t1约为0.05纳米至80.0纳米时,透光率特性处于优秀状态。在此情况下,由于金属缓冲层130的厚度t1足够小,可以得到足够高的透光率。从而,由于有足够的光量到达非晶硅层110,可以提高太阳能电池100的光电转换效率。
尽管由金属形成金属缓冲层130,但是,在形成透明电极120的处理(例如,溅射工艺)或者后续热处理中,金属缓冲层130的一部分或者全部可以变成金属氧化物。从而,透光率可以增加。因此,即使由金属形成的金属缓冲层130位于非晶硅层110和透明电极120之间,当金属缓冲层130的厚度t1约为0.05纳米至80.0纳米时,透光率也可以保持在足够高的水平。
考虑到在形成透明电极120的处理或者热处理中金属缓冲层130变为金属氧化物,看来金属缓冲层130包含金属氧化物。换言之,看上去有金属氧化层位于非晶硅层110和透明电极120之间。
当金属缓冲层130的厚度t1约为100.0纳米时,透光率特性处于良好状态。
接下来,在非晶硅层110的防结晶化特性中,当金属缓冲层130的厚度t1约为0.05纳米时,防结晶化特性处于差状态。在此情况下,由于金属缓冲层130的厚度t1过小,在透明电极120的溅射工艺中,很难防止溅射原子的动能转移到非晶硅层110。此外,由于透明电极120的材料的电负值和非晶硅层110中的硅的电负值之间的差异,很难防止在非晶硅层110中产生金属氢化物(Me-H)键或者金属氢氧化物(Me-OH)键。结果,非晶硅层110的一部分可能会结晶化。
另一方面,当金属缓冲层130的厚度t1约为5.0纳米至130.0纳米时,防结晶化特性处于优秀状态。在此情况下,由于金属缓冲层130的厚度t1足够大,在透明电极120的溅射工艺中可以防止溅射原子的动能被转移到非晶硅层110。此外,由于透明电极120的材料的电负值和非晶硅层110中的硅的电负值之间的差异,可以防止在非晶硅层110中产生金属氢化物(Me-H)键或者金属氢氧化物(Me-OH)键。结果,可以防止非晶硅层110的一部分结晶化。
当金属缓冲层130的厚度t1约为0.1纳米至1.5纳米时,防结晶化特性处于良好状态。
考虑图4的说明,金属缓冲层130的厚度t1可以约为0.1纳米至100.0纳米或者5.0纳米至80.0纳米。
图5和图6例示了金属缓冲层130的材料。
图5是例示了非晶硅层110中的硅的电负值以及其他各种材料的电负值的图。
在图5中,硅的电负值约为1.90,材料P1的电负值约为3.60,材料P2的电负值约为2.92,材料P3的电负值约为2.65,材料P4的电负值约为3.44,材料P5的电负值约为1.96。
随着硅的电负值和金属缓冲层130的材料的电负值增大,非晶硅层110中的Si-H键断裂,并且在非晶硅层110中产生了金属氢化物(Me-H)键或者金属氢氧化物(Me-OH)键。从而,非晶硅层110内部的氢(H)的浓度会降低。在此情况下,由于非晶硅层110的结晶化,太阳能电池100的光电转换效率会降低。
因此,优选的是,形成金属缓冲层130的材料的电负值和Si的电负值之间具有相对小的差异。结果,优选的是,由材料P5形成金属缓冲层130,这是因为,在图5的材料P1至P5中,材料P5的电负值和Si的电负值之间的差异值最小。
此外,可以考虑透明电极120的电负值和非晶硅层110的电负值来选择金属缓冲层130的材料。
在本实施方式中,将金属缓冲层130中包含的材料称为第一材料,而将透明电极120中包含的材料称为第二材料。
在此情况下,第一材料的电负值和Si的电负值之间的差异可以小于第二材料的电负值和Si的电负值之间的差异。换言之,金属缓冲层130的材料的电负值和非晶硅层110的材料(即,硅)的电负值之间的差异可以小于透明电极120的材料的电负值和非晶硅层110的材料(即,硅)的电负值之间的差异。优选的是,第一材料的电负值的大小是在第二材料的电负值和Si的电负值之间的值。
此外,第一材料的电负值和Si的电负值之间的差异可以小于第一材料的电负值和第二材料的电负值之间的差异。
如图6中的(a)所示,当Si的电负值约为1.90时,假定包含在金属缓冲层130中的第一材料X的电负值约为2.0,而包含在透明电极120中的第二材料Y的电负值约为3.44。
在此情况下,Si的电负值和第一材料X的电负值之间的差异(即,2.0-1.9=0.1)小于Si的电负值和第二材料Y的电负值之间的差异(3.44-1.90=1.54)。从而,由于该电负值差异,可以防止在非晶硅层110中产生金属氢化物(Me-H)键或者金属氢氧化物(Me-OH)键。
如图6中的(b)所示,当Si的电负值约为1.90时,假定包含在金属缓冲层130中的第一材料X的电负值约为1.81,而包含在透明电极120中的第二材料Y的电负值约为1.65。
在此情况下,Si的电负值和第一材料X的电负值之间的差异(即,1.90-1.81=0.09)小于Si的电负值和第二材料Y的电负值之间的差异(1.90-1.65=0.25)。从而,由于该电负值差异,可以防止在非晶硅层110中产生金属氢化物(Me-H)键或者金属氢氧化物(Me-OH)键。
如图6中的(c)所示,第一材料X的电负值1.96不是第二材料Y的电负值1.65和Si的电负值1.90之间的值。然而,当第一材料X的电负值和Si的电负值之间的差异(即,1.96-1.90=0.06)小于Si的电负值和第二材料Y的电负值之间的差异(即,1.90-165=0.25)时,由于该电负值差异,可以防止在非晶硅层110中产生金属氢化物(Me-H)键或者金属氢氧化物(Me-OH)键。
此外,金属缓冲层130的材料的电负值和Si的电负值之间可以有小的差异,从而完全防止了非晶硅层110在金属缓冲层130和非晶硅层110之间的结晶化。为此,第一材料X的电负值和Si的电负值之间的差异可以小于第一材料X的电负值和第二材料Y的电负值之间的差异。例如,如图6中的(a)所示,第一材料X的电负值和Si的电负值之间的差异(即,2.0-1.90=0.1)小于第一材料X的电负值和第二材料Y的电负值之间的差异(即,3.44-2.0=1.54)。
换言之,优选的是,考虑透明电极120的材料的电负值以及Si的电负值来选择金属缓冲层130的材料。更具体而言,金属缓冲层130的材料可以是电负值与Si的电负值类似的材料,或者是电负值与Si的电负值之间存在相对小的差异的材料。例如,金属缓冲层130的材料可以包括铟(In)、锡(Sn)、硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)和锌(Zn)中的至少一种。
更优选地,考虑电负值差异,当透明电极120包含铟锡氧化物(ITO)时,金属缓冲层130可以包含铟(In)和锡(Sn)中的至少一种。或者,当透明电极120包含锌氧化物(ZnO)时,金属缓冲层130可以包含硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)和锌(Zn)中的至少一种。
考虑到Si的电负值约为1.90,而Sn的电负值约为1.96,金属缓冲层130可以包含Sn。
图7至图11例示了根据本发明实施方式的太阳能电池的另一种示例结构。
如图7所示,根据本发明实施方式的太阳能电池100的受光表面具有不平坦图案。更具体而言,基础硅层200的整个表面可以具有不平坦图案,因此,形成在基础硅层200的整个表面上的非晶硅层110、金属缓冲层130以及透明电极120中的每一个都可以具有不平坦图案。如上所述,当太阳能电池100的受光表面具有该不平坦图案时,太阳能电池100的光电转换效率可以因受光表面的大小增加而提高。
尽管图7示出了非晶硅层110、透明电极120、金属缓冲层130以及基础硅层200都具有不平坦图案,但也可以是非晶硅层110、透明电极120、金属缓冲层130以及基础硅层200中的至少一个具有不平坦图案。
如图8所示,另一非晶硅层800可以位于基础硅层200和后部电极220之间。在图8中,金属缓冲层130和基础硅层200之间的非晶硅层110被称为第一非晶硅层,而基础硅层200和后部电极220之间的非晶硅层800被称为第二非晶硅层。
可以由与基础硅层200同一种类的硅来形成第二非晶硅层800。例如,当由p型硅形成基础硅层200时,可以也由p型硅形成第二非晶硅层800。
换言之,可以用第一杂质来对基础硅层200进行掺杂,可以用导电类型不同于第一杂质的第二杂质来对基础硅层200的表面上的第一非晶硅层110进行掺杂,并且可以用导电类型不同于第一杂质的第三杂质来对基础硅层200的另一个表面上的第二非晶硅层800进行掺杂。
如上所述,当太阳能电池100还包括第二非晶硅层800时,可以增强该硅层的电场,并且可以提高太阳能电池100的光电转换效率。
如图9所示,可以用另一个透明电极910来替换后部电极220。在图9中,将基础硅层200的前表面上的透明电极120称为第一透明电极,而将替换后部电极220的透明电极910称为第二透明电极。
如上所述,当第二透明电极910置于基础硅层200的后表面上时,在第二透明电极910上可以设置有另一个电连接到第二透明电极910的格栅电极920。
此外,如图9所示,第二非晶硅层800可以置于基础硅层200的后表面上。当第二透明电极910置于基础硅层200的后表面上时,另一个金属缓冲层900可以置于第二非晶硅层800和第二透明电极910之间。
可以由与位于第一非晶硅层110和第一透明电极120之间的金属缓冲层130相同的材料来形成金属缓冲层900。在图9中,将位于第一非晶硅层110和第一透明电极120之间的金属缓冲层130称为第一金属缓冲层,而将金属缓冲层900称为第二金属缓冲层。
如果第一透明电极120的材料不同于第二透明电极910的材料,则第一金属缓冲层130的材料可以不同于第二金属缓冲层900的材料。换言之,可以考虑第一透明电极120的电负值来选择第一金属缓冲层130的材料,并且可以考虑第二透明电极910的电负值来选择第二金属缓冲层900的材料。
由于第一金属缓冲层130位于光入射表面附近,所以优选的是,第一金属缓冲层130具有较高的透光率。另一方面,由于第二金属缓冲层900的位置与光入射表面相对,所以第二金属缓冲层900不需要具有较高的透光率。因此,可以通过使第一金属缓冲层130变薄来增加第一金属缓冲层130的透光率,并且可以通过使第二金属缓冲层900相对更厚来完全防止第二非晶硅层800的结晶化。因此,第一金属缓冲层130的厚度可以大致等于或者小于第二金属缓冲层900的厚度。
接下来,如图10所示,在非晶硅层110和基础硅层200之间还可以设置有本征(称为i型)硅层1000。尽管没有示出,但是当如图8和图9所示设置第二非晶硅层800时,还可以在第二非晶硅层800和基础硅层200之间设置有本征(称为i型)硅层。i型硅层可以提高非晶硅层110和基础硅层200之间的界面特性。
此外,尽管没有示出,但是当如图8和图9所示设置第一非晶硅层110和第二非晶硅层800时,可以分别在基础硅层200和第一非晶硅层110之间和在基础硅层200和第二非晶硅层800之间设置i型硅层。
此外,如图11所示,在透明电极120上可以设置有防反射层1100。防反射层1100可以抑制对来自外部的光进行反射,从而降低太阳能电池100的反光率。从而,太阳能电池100的光电转换效率可以得到提高。
Claims (24)
1.一种太阳能电池,该太阳能电池包括:
n型或者p型非晶硅层;
透明电极;以及
位于所述透明电极与所述非晶硅层之间的金属缓冲层。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,位于所述透明电极与所述非晶硅层之间的所述金属缓冲层接触所述透明电极和所述非晶硅层中的每一个。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述金属缓冲层的厚度小于所述透明电极的厚度。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,若把包含在所述金属缓冲层中的材料称为第一材料,而把包含在所述透明电极中的材料称为第二材料,则所述第一材料的电负值和所述非晶硅层中的硅的电负值之间的差异小于所述第二材料的电负值和所述非晶硅层中的硅的电负值之间的差异。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池,其中,所述第一材料的电负值的值在所述第二材料的电负值和硅的电负值之间。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,若把包含在所述金属缓冲层中的材料称为第一材料,而把包含在所述透明电极中的材料称为第二材料,则所述第一材料的电负值和所述非晶硅层中的硅的电负值之间的差异小于所述第一材料的电负值和所述第二材料的电负值之间的差异。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述金属缓冲层的厚度大约为0.1纳米至100.0纳米。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述金属缓冲层包含铟、锡、硼、铝、镓以及锌中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,当所述透明电极包含铟锡氧化物时,所述金属缓冲层包含铟和锡中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,当所述透明电极包含锌氧化物时,所述金属缓冲层包含硼、铝、镓以及锌中的至少一种。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池,该太阳能电池还包括电连接到所述透明电极的格栅电极。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池,其中,所述金属缓冲层是金属氧化物层。
13.一种太阳能电池,该太阳能电池包括:
基础硅层,其由掺杂了第一杂质的结晶硅形成;
在所述基础硅层上的非晶硅层,该非晶硅层掺杂了第二杂质,该第二杂质的导电类型不同于所述第一杂质的导电类型;
透明电极;以及
位于所述透明电极与所述非晶硅层之间的金属氧化物层。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池,其中,位于所述透明电极与所述非晶硅层之间的所述金属氧化物层接触所述透明电极和所述非晶硅层中的每一个。
15.根据权利要求13所述的太阳能电池,其中,所述金属氧化物层的厚度小于所述透明电极的厚度。
16.根据权利要求13所述的太阳能电池,其中,所述金属氧化物层的电负值和所述非晶硅层的电负值之间的差异小于所述透明电极的电负值和所述非晶硅层的电负值之间的差异。
17.根据权利要求16所述的太阳能电池,其中,所述金属氧化物层的电负值的值在所述透明电极的电负值和所述非晶硅层的电负值之间。
18.根据权利要求13所述的太阳能电池,其中,所述金属氧化物层的电负值和所述非晶硅层的电负值之间的差异小于所述金属氧化物层的电负值和所述透明电极的电负值之间的差异。
19.根据权利要求13所述的太阳能电池,其中,当所述透明电极包含铟锡氧化物时,所述金属氧化物层包含铟和锡中的至少一种。
20.根据权利要求13所述的太阳能电池,其中,当所述透明电极包含锌氧化物时,所述金属氧化物层包含硼、铝、镓以及锌中的至少一种。
21.根据权利要求13所述的太阳能电池,该太阳能电池还包括位于所述基础硅层与所述非晶硅层之间的i型本征硅层。
22.一种太阳能电池,该太阳能电池包括:
基础硅层,其由掺杂了第一杂质的结晶硅形成;
在所述基础硅层的一表面上的第一非晶硅层,该第一非晶硅层掺杂了第二杂质,该第二杂质的导电类型不同于所述第一杂质的导电类型;
在所述基础硅层的另一表面上的第二非晶硅层,该第二非晶硅层掺杂了第三杂质,该第三杂质的导电类型不同于所述第一杂质的导电类型;
在所述第一非晶硅层上的第一金属氧化物层;
在所述第二非晶硅层上的第二金属氧化物层;
在所述第一金属氧化物层上的第一透明电极;以及
在所述第二金属氧化物层上的第二透明电极。
23.根据权利要求22所述的太阳能电池,其中,所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层由同一种材料形成。
24.根据权利要求22所述的太阳能电池,其中,所述第一金属氧化物层的厚度大致等于或小于所述第二金属氧化物层的厚度。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080097613A KR100993513B1 (ko) | 2008-10-06 | 2008-10-06 | 태양전지 |
KR10-2008-0097613 | 2008-10-06 | ||
PCT/KR2009/005639 WO2010041846A2 (en) | 2008-10-06 | 2009-10-01 | Solar cell |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN102037568A true CN102037568A (zh) | 2011-04-27 |
CN102037568B CN102037568B (zh) | 2012-08-22 |
Family
ID=42074830
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009801185996A Expired - Fee Related CN102037568B (zh) | 2008-10-06 | 2009-10-01 | 太阳能电池 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20100084013A1 (zh) |
EP (1) | EP2240967A4 (zh) |
KR (1) | KR100993513B1 (zh) |
CN (1) | CN102037568B (zh) |
WO (1) | WO2010041846A2 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105895746A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-08-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 具有叠层减反特性的晶体硅异质太阳电池及其制备方法 |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5537144B2 (ja) * | 2009-12-16 | 2014-07-02 | AvanStrate株式会社 | ガラス組成物とそれを用いたフラットパネルディスプレイ用ガラス基板 |
US8525019B2 (en) * | 2010-07-01 | 2013-09-03 | Primestar Solar, Inc. | Thin film article and method for forming a reduced conductive area in transparent conductive films for photovoltaic modules |
US20120055534A1 (en) * | 2010-09-08 | 2012-03-08 | Applied Materials, Inc. | Photovoltaic Devices with High Work-Function TCO Buffer Layers and Methods of Manufacture |
KR101172206B1 (ko) * | 2010-10-06 | 2012-08-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 태양 전지 |
KR101129422B1 (ko) * | 2010-11-09 | 2012-03-26 | 고려대학교 산학협력단 | 태양전지 제조방법 및 그로 인해 제조된 태양전지 |
US9373741B2 (en) * | 2012-08-15 | 2016-06-21 | International Business Machines Corporation | Heterostructure germanium tandem junction solar cell |
KR102225487B1 (ko) * | 2014-06-11 | 2021-03-11 | 한국전자통신연구원 | 투명 전극 및 이를 이용한 태양전지 |
CN104022187B (zh) * | 2014-06-19 | 2016-08-17 | 常州天合光能有限公司 | N型晶体硅太阳能电池的选择性发射结结构的实现方法 |
CN104821784A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-08-05 | 武汉绿鼎天舒科技发展有限公司 | 一种使用升压电路的太阳能电池 |
TWI511316B (zh) * | 2015-02-13 | 2015-12-01 | Neo Solar Power Corp | 異質接面太陽能電池及其製造方法 |
US20180057939A1 (en) * | 2016-08-31 | 2018-03-01 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Manufacturing method of transparent electrode |
KR102442207B1 (ko) * | 2016-08-31 | 2022-09-14 | 한국전자통신연구원 | 투명전극 제조 방법 |
JP2019021599A (ja) * | 2017-07-21 | 2019-02-07 | 株式会社東芝 | 透明電極、およびその製造方法、ならびにその透明電極を用いた電子デバイス |
JP6782211B2 (ja) * | 2017-09-08 | 2020-11-11 | 株式会社東芝 | 透明電極、それを用いた素子、および素子の製造方法 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4164431A (en) * | 1977-08-02 | 1979-08-14 | Eastman Kodak Company | Multilayer organic photovoltaic elements |
US4419533A (en) * | 1982-03-03 | 1983-12-06 | Energy Conversion Devices, Inc. | Photovoltaic device having incident radiation directing means for total internal reflection |
JPS62123781A (ja) * | 1985-11-22 | 1987-06-05 | Sharp Corp | 光電変換素子 |
JPH10144942A (ja) * | 1996-11-11 | 1998-05-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 非晶質半導体太陽電池 |
JP2000276943A (ja) * | 1999-03-26 | 2000-10-06 | Tohoku Ricoh Co Ltd | 透明導電膜 |
JP2001189114A (ja) * | 1999-10-22 | 2001-07-10 | Tokuyama Corp | 透明電極の製造方法 |
EP1643564B1 (en) * | 2004-09-29 | 2019-01-16 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Photovoltaic device |
US20080105299A1 (en) | 2006-11-02 | 2008-05-08 | Guardian Industries Corp. | Front electrode with thin metal film layer and high work-function buffer layer for use in photovoltaic device and method of making same |
US20080178932A1 (en) | 2006-11-02 | 2008-07-31 | Guardian Industries Corp. | Front electrode including transparent conductive coating on patterned glass substrate for use in photovoltaic device and method of making same |
KR100850641B1 (ko) | 2007-02-21 | 2008-08-07 | 고려대학교 산학협력단 | 고효율 결정질 실리콘 태양전지 및 그 제조방법 |
JP4619388B2 (ja) | 2007-10-15 | 2011-01-26 | 三菱電機株式会社 | 薄膜太陽電池素子及びその製造方法 |
JP2010080358A (ja) | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Hitachi Ltd | 透明導電膜付基板、及びそれを用いた表示素子及び太陽電池 |
-
2008
- 2008-10-06 KR KR1020080097613A patent/KR100993513B1/ko active IP Right Grant
-
2009
- 2009-10-01 WO PCT/KR2009/005639 patent/WO2010041846A2/en active Application Filing
- 2009-10-01 EP EP09819353A patent/EP2240967A4/en not_active Withdrawn
- 2009-10-01 CN CN2009801185996A patent/CN102037568B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-10-05 US US12/573,671 patent/US20100084013A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105895746A (zh) * | 2016-06-29 | 2016-08-24 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 具有叠层减反特性的晶体硅异质太阳电池及其制备方法 |
CN105895746B (zh) * | 2016-06-29 | 2017-08-15 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 具有叠层减反特性的晶体硅异质太阳电池及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010041846A2 (en) | 2010-04-15 |
CN102037568B (zh) | 2012-08-22 |
US20100084013A1 (en) | 2010-04-08 |
WO2010041846A3 (en) | 2010-07-22 |
EP2240967A4 (en) | 2013-02-27 |
KR100993513B1 (ko) | 2010-11-10 |
KR20100038585A (ko) | 2010-04-15 |
EP2240967A2 (en) | 2010-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102037568B (zh) | 太阳能电池 | |
KR101139443B1 (ko) | 이종접합 태양전지와 그 제조방법 | |
US20080223430A1 (en) | Buffer layer for front electrode structure in photovoltaic device or the like | |
US9461187B2 (en) | Solar cell apparatus and method for manufacturing the same | |
US20100200059A1 (en) | Dual-side light-absorbing thin film solar cell | |
EP2963691B1 (en) | Solar cell | |
CN211828779U (zh) | 硅异质结太阳电池及叠层透明导电氧化物薄膜 | |
Wangperawong et al. | Bifacial solar cell with SnS absorber by vapor transport deposition | |
Gabriel et al. | Crystalline silicon on glass—interface passivation and absorber material quality | |
CN103718308A (zh) | 太阳能电池设备及其制造方法 | |
CN111640826A (zh) | 一种利用选择性接触导电的电池制备方法 | |
CN110085683A (zh) | 无掺杂晶体硅异质结太阳能电池及其制备方法 | |
US20150059838A1 (en) | Solar cell apparatus and method of fabricating the same | |
Cruz et al. | Industrial TCOs for SHJ solar cells: Approaches for optimizing performance and cost | |
CN205960004U (zh) | 一种高效异质结太阳能电池 | |
US9379266B2 (en) | Solar cell module and method of fabricating the same | |
KR101219835B1 (ko) | 태양전지 및 이의 제조방법 | |
CN103227228B (zh) | P型硅衬底异质结电池 | |
Bouchama et al. | Quantum and conversion efficiencies optimization of superstrate CIGS thin-films solar cells using In2Se3 buffer layer | |
KR20200061479A (ko) | 전하선택 박막을 포함하는 실리콘 태양전지 및 이의 제조방법 | |
EP2876694A1 (en) | Solar cell | |
KR101509765B1 (ko) | 태양전지 | |
TW201414001A (zh) | 用於太陽能電池之經特意摻雜的氧化鎘層 | |
CN103597613A (zh) | 太阳能电池及其制造方法 | |
KR20120122023A (ko) | 이종접합형 태양전지 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120822 Termination date: 20191001 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |