CN102428570B - 效率提高的太阳能电池和制造方法 - Google Patents
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Abstract
这里描述了效率提高的太阳能电池和这种电池的制造方法。在示例性示例中，该太阳能电池包括：至少一个或者更多聚光透镜条(50)，所述至少一个或者更多聚光透镜条的每一个在前接触(40)的侧面上延伸，并且位于一个或者更多有源区(40a)的各有源区(40a)上的引导光到所述一个或者更多有源区(40a)的位置处。保护层覆盖所述至少一个或者更多聚光透镜条(50)。
Description
技术领域
本发明总体涉及太阳能电池，并且特别涉及效率提高的太阳能电池和制造方法。
背景技术
太阳能电池或光伏电池是将太阳光转换成电的装置。这种转换是通过光伏效应实现的。现有许多种不同类型的太阳能电池；但是，所有的太阳能电池需要在电池结构内包含吸光材料来吸收光子并且通过光伏效应而产生电子。吸光材料可经常用于多种物理构造中以利用不同的光吸收和电荷分离机制。
在大多数情况下，光伏电池或者太阳能电池是由硅或者薄膜电池制成。目前开发出的各种薄膜技术减少了创建太阳能电池所需的吸光材料量(或者质量)。这可导致减小由体块材料的处理成本(例如硅薄膜)，并且也会导致降低的能量转换效率(平均7％至10％效率)。薄膜电池例如可以是沉积在支撑衬底上的无机层、有机染料以及有机聚合物。用于太阳能电池的另一组材料由嵌入支撑基体中的纳米晶体构成(例如电子受限的纳米粒子)。
第一代电池由大面积、高质量的单晶、单结装置构成。但是，这一代装置涉及高能量和劳动力成本，这使得它们的制造过于昂贵。此外，单结硅装置正接近它们的效率极限。为了解决太阳能电池的能量需求和生产成本而设计了第二代电池和制造方法。例如，开发了诸如气相沉积和电镀技术的替代制造技术以减少处理和劳动力成本。例如，比较成功的第二代电池之一采用碲化镉(CdTe)、铜铟镓硒化物、非晶硅以及微晶硅。这些材料以薄膜的形式施加到诸如玻璃或者陶瓷的支撑衬底，这减少了材料量，从而降低成本。第三代技术旨在增强第二代(薄膜技术)的不良电性能，同时保持非常低的生产成本。
然而，无论哪一代，部分上由于适当导引至太阳能电池的半导体表面的可获得光的缺乏，使得太阳能电池的效率保持较低。并且，现有很少的实用方法以在这些装置中获得更高的效率。
因此，在本领域中有克服上述缺陷和限制的需要。
发明内容
在本发明的一个方面，太阳能电池包括至少一个或者更多聚光透镜条，所述至少一个或者更多聚光透镜条的每一个在前接触的侧面上延伸，并且位于一个或者更多有源区的各自有源区上。所述聚光透镜条设置为引导光到所述一个或者更多有源区上。所述太阳能电池还包括保护层，该保护层覆盖所述至少一个或者更多聚光透镜条。
在本发明的另一个方面，太阳能电池包括：多个有源区，由掺杂的半导体材料形成；多个前接触，设置在所述多个有源区的侧面上；多个聚光透镜条，所述多个聚光透镜条中的每一个平行于所述多个前接触延伸，并且设置在所述多个前接触之间沿着所述有源区的整个或者近似整个长度；以及保护层，覆盖所述多个聚光透镜条。
在本发明的另一个方面，一种制造太阳能电池的方法包括：在半导体材料上形成一个或者更多有源区；在所述半导体材料上形成一个或者更多前金属接触；通过沉积和回流工艺，在所述一个或者更多有源区以及在所述一个或者更多金属接触之间形成聚合物透镜条；以及在所述聚合物透镜条上沉积保护层。
附图说明
下面参照以本发明示例性实施例的非限制性示例示出的多个附图，以详细的说明来描述本发明。
图1示出根据本发明方面的初始结构；
图2示出根据本发明方面的具有透镜构造的电池；
图3示出根据本发明方面的具有透镜构造的电池的一个实施例；
图4示出根据本发明方面的示例性尺寸。
具体实施方式
本发明一般涉及太阳能电池，并且特别涉及效率提高的太阳能电池和制造方法。在实施例中，本发明采用图像感测技术以在太阳能电池的表面上建立或者集成微透镜。有利地，透镜捕获光并将光改向至太阳能电池的有源区，而不需要另加单元。添加透镜作为制造工艺的一部分降低了成本，并且在实施例中通过自身将光直接导引到太阳能电池上而增加了太阳能电池的总体效率。
在实施例中，取决于前接触的位置，透镜可设置在结构表面上的任何位置。但是，优选地，透镜的位置使得对于太阳能电池的有源区提供清晰的光路。有利地，透镜将捕获和改向更多的光到太阳能电池的有源区，从而增加太阳能电池的输出。
在实施例中，本发明采用聚合物基的透镜以将光导引到有源区。在一种构造中，透镜为设置在前金属接触之间区域中的条。这种位置和构造可将光直接集中(funnel)到太阳能电池的有源区。在实施例中，透镜可以是长且窄的，而不是单个像素，沿着有源区的整个或者近乎整个长度。此外，在实施例中，保护层可直接设置在聚合物基的透镜上。在另一个实施例中，保护层可完全覆盖聚合物基的透镜。在实施例中，二氧化硅或者SiNx可用作保护层。
在另一个实施例中，附加单元仍可用于本发明的太阳能电池以进一步增加太阳能电池的输出。此外，尽管参照硅基的太阳能电池描述了本发明，但是应该理解对于本领域的技术人员而言其它类型的太阳能电池也可由本发明设想。
图1示出根据本发明方案的初始结构。特别地，图1示出沉积在硅衬底层80上的后接触10，硅衬底层80包括形成在衬底80的底部上的P型半导体20以及形成在衬底80的顶部中的N型半导体30。在实施例中，P型半导体20可为掺杂硼的硅，而N型半导体30可为掺杂磷的硅。
采用传统的沉积和图案化技术，在N型半导体30上沉积和图案化多个前(金属)接触40。尽管图1中示出四个前接触40，但是本领域的技术人员可认识到四个以上的接触可由本发明设想。在实施例中，前接触40覆盖电池的硅的5％至45％，并且沿着有源区40a的长度方向成行设置。前接触和后接触例如可以是铝或其它金属或金属合金。
在实施例中，相邻前接触40之间的间隔限定了有源区40a，并且可以在宽度上为大约1微米至3毫米。例如，采用单晶硅，前接触40之间的典型间隔可以是大约3毫米。在另一个示例中，采用多晶硅或非晶硅，相邻前接触40之间的间隔可以是大约200微米。在实施例中，前接触40的宽度可以是大约1微米至大约1毫米，并且典型宽度为大约200微米，以最小化阻抗效应。前接触40的平均厚度范围为对于丝网印刷/涂绘铝的50微米至对于沉积/蒸镀铝的2微米。
图2示出根据本发明方案的最终结构。特别地，图2示出与图1的结构一体化的多个聚光透镜条50。特别地，聚光透镜条50设置(例如沉积和图案化)在每个前接触40之间暴露的N型半导体30上。在实施例中，聚光透镜条50相对于前接触40平行延伸，并且直接位于前接触40之间的一个或更多有源区40a上。在可选实施例中，抗反射涂层65可沉积在聚光透镜条50上方或下方，以捕获和导引更多的光到太阳能电池的有源区(非金属化区域)。在实施例中，一个或更多聚光透镜条50直接设置在抗反射涂层65上。
聚光透镜条50可具有三角形横截面，以便沿着其整个长度有效地会聚光到前接触40上。本领域的技术人员可认识到其它横截面形状也由本发明设想，如下文所述。通过将光直接会聚到有源区40a上以补偿由于前接触40引起的表面区域损耗，太阳能电池的效率可增加大约30％至45％。聚光透镜条50之间的间隔范围可从大约0.4微米(对于1μm高的透镜)隔开到相互接触。
在实施例中，聚光透镜条50可由聚合物构成，包括例如MUV光致抗蚀剂、聚酰亚胺、和/或苯并环丁烯(benzocyclobutene)。透镜条也可由诸如SiO2的无机材料(即对于可见光具有高透射性的材料)形成。此外，在实施例中，聚光透镜条50的形状和尺寸将取决于制造工艺所采用的掩模的类型以及回流工艺。聚光透镜条50的形状和尺寸特征包括例如透镜的高度和焦长。在各种实施例中，掩模和回流工艺的采用可导致获得不同的透镜形状，从棱柱到球形到三角形。在另一个实施例中，聚光透镜条50的高度取决于接触本身的厚度(或者参照图3，平坦化层70)。此外，聚光透镜条50的特定透射率在各种实施例中可以是90％至99％或者更大。
仍然参照图2，保护层60直接沉积到聚光透镜条20上。在实施例中，保护层60的厚度具有约100埃到约0.5微米的厚度范围，典型厚度为0.5微米。在实施例中，保护层60的外表面包围聚光透镜条50，并且一般与聚光透镜条50的形状同形。
本领域的技术人员可理解不同的材料和尺寸可用于保护层60(以及抗反射涂层65)。抗反射涂层65可以是参照保护层60讨论的材料中的任一种。在实施例中，保护层60可以是例如采用传统CVD工艺沉积的SiO2。作为进一步示例，保护层60可以是采用低温氧化物(LTO)工艺沉积的SiO2。在实施例中，氧化物是用于保护透镜以及用作抗反射涂层的适当材料。例如，氧化物的折射率为大约1.46，其介于空气的折射率(即1.0)与聚合物透镜的折射率(即1.6)之间。在任一实施例中，保护层60将阻挡光到达聚光透镜条50。
在进一步实施例中，抗反射涂层65可以是SiNx。SiNx是一种合适的材料，这是因为其折射率为1.98，介于聚合物透镜的折射率(即1.6)与硅的折射率(即2.0)之间。在进一步实施例中，SiNx的变型、诸如氮氧化硅或者富含硅的氮化物，可用作保护涂层。在任一实施例中，抗反射涂层65将阻挡光到达有源区40a。
在一个实施例中，抗反射涂层可以位于透镜上方或下方(作为平坦化层的部分或者作为分离的层级)，并且必须具有介于空气的折射率(1.0)与硅的折射率(2.0)之间的增加折射率。这样，透镜上方的抗反射涂层的折射率必须介于空气的折射率(1.0)与透镜的折射率(1.6)之间，并且透镜下方的抗反射涂层必须介于透镜的折射率(1.6)与硅衬底的折射率(2.0)之间。
图3示出根据本发明方面的可选结构。特别地，图3示出平坦化层70，其直接沉积在前接触40上(并且与其接触)以及暴露的N型半导体30上。在实施例中，平坦化层70可以是抗蚀剂层，其为下层金属层(例如前接触40)的厚度的近似两倍。在实施例中，平坦化层70可以是沉积的SiNx，并且可以采用传统的CMP工艺来平面化。
仍然参照图3，聚光透镜条50直接形成在平坦化层70上。在这个实施例中，平坦化层70通过允许表面(例如，前接触40和N型半导体30(有源区40a)之间上方)完全覆盖而使聚光透镜条50的覆盖改善，从而增加捕获且随后聚焦到有源区40a(非金属化区域)的光量。更具体地，通过采用平坦化层70，聚光透镜条50可形成为相互接触，其每一个可近似置于相邻前接触40之间的中心位置。此外，聚光透镜条50之间的接触最小化经过透镜的侧面泄漏的光。
聚光透镜条50由保护层60覆盖，保护层60例如为SiO2、SiNx或者这里讨论的其它材料。如同在前面的实施例中，保护层60的外表面包围聚光透镜条50，并且一般与聚光透镜条50的形状同形。在一个实施例中，保护层60具有沿着聚光透镜条50的整个表面的同形涂层。
在可选实施例中，抗反射涂层65可沉积在透镜50的上面或下面，以捕获并且导引更多的光到太阳能电池的有源区40a。在实施例中，一个或者更多聚光透镜条50直接位于抗反射涂层50上。抗反射涂层65可以是参照保护层60讨论的材料的任一种。
图4示出根据本发明方面的示例性透镜构造。更具体地，图4示出具有特定尺寸的图3的实施例。特别地，多个前接触40被提供在层80上，并且平坦化层70形成在多个前接触40上并且暴露层80的区域(例如有源区40a)。聚光透镜条50设置在平坦化层70上，并且与有源区40a对准。如图所示，聚光透镜条50在有源区40上方的平坦化层70上提供充分覆盖。在一个示例性实施例中，
(i)聚光透镜条50的高度(由箭头“A”表示)为大约131μm；
(ii)在平坦化层70的界面处聚光透镜条50的高度(由箭头“B”表示)为大约400μm；
(iii)平坦化层70的高度(由箭头“C”表示)可为大约205μm；
(iv)有源区40a的宽度(由箭头“W”表示)可为大约200μm；以及
(v)有源区40a的高度(由箭头“E”表示)可为大约50μm。
但是，应该理解，其它尺寸也由本发明设想。如图4所示，聚光透镜条50将光会聚到有源区上，并且远离金属接触40。
本领域的技术人员应该理解，图2和图3(以及图4)所示的两种布局采用沿着前接触之间的开口区(有源区40a)的整个长度或者近似整个长度延伸的透镜条。此外，图2和图3的两种布局采用尽可能宽的透镜，以便捕获尽可能多的光，例如至少有源区40a的宽度。另外，透镜条也构造、成形以及构成为将光导引到有源区40上。
如本领域的技术人员应该进一步理解的，例如，图2和图3(以及图4)所示的实施例可采用传统构建工艺。例如，透镜的构建和成形可包括抗蚀剂涂覆、曝光以及显影的一般工艺，随后进行回流工艺以进一步使透镜成形。在实施例中，如果采用平坦化层，如图3所示，特定工艺将取决于用于平坦化层的材料。例如，如果采用诸如抗蚀剂的聚合物，则用于制造的特定工艺流程可涉及抗蚀剂上的旋涂。然而，如果采用氮化硅型层，该工艺可采用诸如化学气相沉积(CVD)工艺的沉积工艺。
在特定实施例中，制造太阳能电池的方法包括在半导体材料上形成一个或更多有源区。这可通过以诸如硼等的适当掺杂剂对半导体材料掺杂而执行。金属接触40可形成在半导体材料上，采用丝网印刷、剥离图案化或者金属工艺的负蚀刻。聚合物透镜条可通过沉积和回流工艺而形成在一个或者更多有源区上且位于一个或者更多金属接触之间。保护层可以传统方式沉积在聚合物透镜条上。平坦化层可通过在一个或者更多有源区和前金属接触上沉积抗蚀剂层、然后平坦化抗蚀剂层而形成。
这里采用的术语出于仅为描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本发明，如这里采用的，单数形式“一个”也旨在包括复数形式，除非上下文以其它方式清楚表明不同。应该进一步理解，本说明书中采用术语“包括”，表示所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或者更多其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或者增加。
如果存在，在随附权利要求书中所有装置或者步骤加功能的元素的对应特征、材料、动作以及等同物旨在包括执行该功能的任何结构、材料或者动作与其它要求保护的元素组合，如特别要求的。本发明的说明书已经出于示例性和说明性目的给出，但是其不旨在将本发明穷尽或者限制于公开的形式。在不背离本发明范围和精神的情况下，对于本领域的技术人员而言许多修改和变型是显然的。所选择和描述的实施例是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，以及使本领域的技术人员能够理解本发明，因为具有各种修改的各种实施例可适用于设想的特定用途。
Claims (19)
1.一种太阳能电池，包括：
至少两个或者更多聚光透镜条，所述至少两个或者更多聚光透镜条的相邻透镜条彼此间隔开并在前接触的侧面之间延伸，并且位于一个或者更多有源区的各自有源区上的引导光到所述一个或者更多有源区上的位置处，所述一个或更多有源区包括有源材料并且所述前接触形成在所述有源材料的区上，其中所述前接触的侧面是指从所述前接触的上表面的侧边缘到下层基板的表面；以及
保护层，覆盖所述至少两个或者更多聚光透镜条，所述保护层具有与所述至少两个或者更多聚光透镜条的形状同形的外表面；
其中所述至少两个或者更多聚光透镜条直接设置在所述前接触之间的所述有源材料的所述一个或者更多有源区上，并且沿着所述有源区的整个或者近似整个长度设置。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述至少两个或者更多聚光透镜条位于抗反射涂层上，所述抗反射涂层位于一个或者更多有源区上。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述保护层为抗反射涂层。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，还包括平坦化层，所述平坦化层覆盖所述至少一个或者更多有源区以及所述前接触，其中所述至少两个或者更多聚光透镜条位于所述平坦化层上。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池，还包括抗反射涂层，所述抗反射涂层位于所述两个或者更多聚光透镜条之下。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述两个或者更多聚光透镜条由聚合物材料构成。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池，其中所述聚合物材料为光致抗蚀剂、聚酰亚胺以及苯并环丁烯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述两个或者更多聚光透镜条具有三角形截面。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述两个或者更多聚光透镜条为棱柱以及球形之一。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述保护层为SiO2和SiNx之一。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池，其中所述两个或者更多聚光透镜条中的相邻透镜条之间的间隔为0.4微米，并且所述保护层的厚度在100埃到0.5微米的范围内。
12.一种太阳能电池，包括：
多个有源区，由掺杂的半导体材料形成；
多个前接触，设置在所述多个有源区的侧面上，以便相邻所述前接触之间通过所述多个有源区的段分隔开；
彼此间隔开的多个聚光透镜条，所述多个聚光透镜条中的每一个平行于所述多个前接触延伸，并且直接设置在所述多个前接触之间的所述多个有源区上，并沿着所述有源区的整个或者近似整个长度设置；以及
保护层，覆盖所述多个聚光透镜条，所述保护层具有与所述多个聚光透镜条的形状同形的外表面。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池，还包括平坦化层，所述平坦化层提供在所述多个聚光透镜条与所述多个前接触和有源区之间。
14.根据权利要求13所述的太阳能电池，还包括位于所述多个聚光透镜条之下的抗反射涂层。
15.根据权利要求12所述的太阳能电池，还包括位于所述多个聚光透镜条之下的抗反射涂层。
16.一种制造太阳能电池的方法，包括：
在半导体材料上形成一个或者更多有源区；
在所述半导体材料上形成一个或者更多前金属接触，以便相邻所述前金属接触之间通过所述多个有源区的段分隔开；
通过沉积和回流工艺，直接在所述一个或者更多有源区上以及在所述一个或者更多前金属接触之间形成彼此间隔开的多个聚合物透镜条；以及
在所述聚合物透镜条上沉积保护层，以便所述保护层的外表面与所述多个聚合物透镜条的形状同形。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
在所述一个或者更多有源区以及前金属接触上沉积抗蚀剂层；以及
平坦化所述抗蚀剂层，其中
在平坦化的抗蚀剂层上形成聚合物透镜。
18.根据权利要求17所述的方法，其中相邻聚合物透镜条的间隔为0.4微米。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括在所述聚合物透镜条之下沉积抗反射涂层。
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| US11349092B2 (en) * | 2015-05-28 | 2022-05-31 | Sony Semiconductor Solutions Corporation | Photoelectric conversion element, solid-state imaging device, and electronic apparatus |
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| US11302839B2 (en) * | 2017-07-19 | 2022-04-12 | The Regents Of The University Of Michigan | Integrated micro-lens for photovoltaic cell and thermal applications |
| CN113690341A (zh) * | 2021-07-26 | 2021-11-23 | 华南理工大学 | 一种具有阵列式微纳透镜结构的石墨烯/砷化镓太阳电池及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4053327A (en) * | 1975-09-24 | 1977-10-11 | Communications Satellite Corporation | Light concentrating solar cell cover |
Family Cites Families (13)
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|---|---|---|---|---|
| US4070689A (en) * | 1975-12-31 | 1978-01-24 | Motorola Inc. | Semiconductor solar energy device |
| US4595790A (en) * | 1984-12-28 | 1986-06-17 | Sohio Commercial Development Co. | Method of making current collector grid and materials therefor |
| EP0727823B1 (en) * | 1993-11-05 | 2007-03-21 | Citizen Watch Co. Ltd. | Solar battery device and its manufacture |
| US5437736A (en) * | 1994-02-15 | 1995-08-01 | Cole; Eric D. | Semiconductor fiber solar cells and modules |
| DE69625411T2 (de) * | 1995-07-11 | 2003-10-30 | Imec Inter Uni Micro Electr | Herstellungsverfahren für mehrschichtige Mikrolinsen und deren Verwendung |
| US7323634B2 (en) * | 1998-10-14 | 2008-01-29 | Patterning Technologies Limited | Method of forming an electronic device |
| US6171883B1 (en) * | 1999-02-18 | 2001-01-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Image array optoelectronic microelectronic fabrication with enhanced optical stability and method for fabrication thereof |
| US6804062B2 (en) * | 2001-10-09 | 2004-10-12 | California Institute Of Technology | Nonimaging concentrator lens arrays and microfabrication of the same |
| US6686533B2 (en) * | 2002-01-29 | 2004-02-03 | Israel Aircraft Industries Ltd. | System and method for converting solar energy to electricity |
| JP4221643B2 (ja) * | 2002-05-27 | 2009-02-12 | ソニー株式会社 | 光電変換装置 |
| JP2005142285A (ja) * | 2003-11-05 | 2005-06-02 | Seiko Epson Corp | 太陽電池装置とその製造方法及び電子機器 |
| US8013238B2 (en) * | 2007-07-09 | 2011-09-06 | Energy Related Devices, Inc. | Micro concentrators elastically coupled with spherical photovoltaic cells |
| JP2009094501A (ja) * | 2007-09-20 | 2009-04-30 | Kyocera Corp | 光電変換装置 |
-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4053327A (en) * | 1975-09-24 | 1977-10-11 | Communications Satellite Corporation | Light concentrating solar cell cover |
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