CN102668126B - 太阳能电池及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包括载体(6)、背电极层(5)、至少一个氢化微晶硅光电器件(9)和上电极层(11)的太阳能电池。背电极层(5)具有粗糙表面。该太阳能电池在背电极层(5)和氢化微晶硅光电器件(9)之间包括不对称中间层(8)，所述中间层(8)邻接所述氢化微晶硅光电器件(9)并在背电极层(5)一侧的表面的粗糙度大于在氢化微晶硅器件(9)一侧的所述中间层(8)的表面粗糙度。这种太阳能电池允许获得最佳Voc和FF参数，同时维持高的电流。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域。更具体而言，本发明涉及包含载体(support)、背电极层(back electrode layer)、至少一个氢化微晶硅光电器件和上电极层(top electrode layer)的太阳能电池。本发明也涉及包含一组非晶硅或硅合金光电器件(吸收蓝光至红光，对于SiGe合金可能吸收红外线)和微晶光电器件(吸收红光至红外线)的太阳能电池。这种电池被称为多结电池(multiple-junction cell)。本发明也涉及制造这种太阳能电池的方法。
本发明的特别有利应用是制造用于产生电能的光伏电池，但是，一般而言，本发明也涉及其中将光辐射转化为电信号如的任何结构光电探测器。
发明背景
可结合氢化非晶硅(a-Si:H)使用氢化微晶硅(μc-Si:H)以制造所谓的“非晶微晶叠层(micromorph)”电池，其与单结a-Si:H或μc-Si:H器件相比能够更有效地利用全部太阳光谱。在a-Si:H和μc-Si:H的情况中，期望具有可能的最薄的有效吸收剂层。这种对于薄的期望部分地是由于众所周知的存在于a-Si:H中的光致衰退(light induced degradation)(LID)效应或Staebler-Wronski效应，也是由于期望减少薄膜硅太阳能电池中材料的使用。另外，当吸收剂层厚度大于大约4-6μm时，μc-Si:H开始发生开路电压(Voc)和填充因子(fill factor)(FF)的减小。
但是，较薄的吸收剂层将吸收较少的入射光并将降低电池的光电流。陷光作用提供了对于光吸收降低问题的解决方案。通过引入结构——通过用透明和纳米结构(nanotextured)的材料涂覆玻璃或通过用粗糙反射结构涂覆不透明基底——获得陷光作用。当光通过该膜时，光在粗糙界面被散射。这种散射可增加通过吸收剂层的有效光程长度(如果漫射以高角度发生)并可在器件内导致多个内部反射。这两种作用结合引起陷光作用，并且可增加吸收剂层的有效厚度而不需要增加实际吸收剂层厚度。文献中报道了5-20的总光程增加的一般值。陷光作用所需特征的一般尺寸和粗糙度对于a-Si:H在100-300nm侧向特征尺寸的范围内，rms粗糙度在30-200nm的范围内，对于μc-Si是200-2000nm，以及对于μc-Si:H，rms粗糙度在50-500nm的范围内。
在结构中，已经发现几种材料与a-Si:H和μc-Si:H一起很好地发挥作用，用于光散射：通过APCVD沉积的天然结构的(textured)SnO2、溅射蚀刻的ZnO、低压化学气相沉积(LPCVD)的ZnO。例如，LPCVDZnO具有散射光的棱锥形特征的自然粗糙表面。可通过沉积参数改变棱锥形特征，从而控制哪些波长由ZnO优先散射。而且，高的内部反射和真正总的内部反射在a-Si:H/μc-Si:H和ZnO的界面处是可能的。因此，当结合氢化硅电池使用时ZnO提供良好的陷光作用。
可是，一般而言，存在大多数光散射方案的严重缺点。在实现器件中发生的严重问题是当引入粗糙结构以实现强的光散射时，它们也往往在随后生长的太阳能电池的吸收剂层中形成缺陷，其也被称为裂纹。这种作用是非常普遍的，并且适用于所有粗糙(均方根rms＞20nm)超基板(顶衬基板，superstrate)和具有短半径曲率(一般小于100nm)的凹谷方向呈现“尖锐”特征的基底电极。这对于特别受基底形态影响的μc-Si:H器件尤其如此。
特别地，在粗糙LPCVD ZnO或粗糙SnO或粗糙棱锥形结构上沉积的μc-Si:H发生Voc和FF损失，这是由粗糙基底形态产生的裂纹形成引起。几乎总是这样，例如，当增加ZnO的粗糙度确实增加了粗糙LPCVD ZnO上制备的电池的短路电流(Jsc)时，但是由于Voc和FF的损失，效率没有被最大化。相反地，在平的基底上制备的μc-Si:H电池显示了非常高的Voc和FF，但是发生未达最佳的Jsc。这对于在不透明的背反射层(backreflector)上制备的太阳能电池也是如此。
对于微晶电池有害的这种作用在非晶微晶叠层电池中可非常强地出现。如图1显示，在非晶上层电池1生长后，裂纹2继续延伸或甚至开始在微晶层3中生长。这导致Voc和FF的强烈降低。实际上，全世界范围的许多生产线都在防止这种作用。
已经发现一些解决方案来解决该问题。
在p-i-n超基板构造的情况中，当TCO出现尖锐凹谷时，方案之一是应用将使凹谷的底部变平滑的等离子体处理。如图2a至2c显示，随着等离子体处理时间增长(图2a：0分钟；图2b：40分钟；图2c：80分钟)，处理基底上的μc-Si:H p-i-n器件。在0分钟，裂纹通过整个器件，对于40分钟的处理，裂纹没有完全通过p-i-n器件(与t＝0分钟样品比较)，但仅在i-层的三分之一后开始。
如果减小凹谷底部处的曲率半径，那么将增加Voc和FF。缺点是电流变小。因此在电流与Voc和FF之间存在最佳的权衡。
另一个标准方案是减小前透明传导性氧化物层的粗糙度。如果降低粗糙度，将减小裂纹的作用，并且甚至非晶电池将倾向于稍微使初始表面变平滑。同样在这种情况减少了总电流(上层电池电流+下层电池的电流之和)。同样，TCO的某一最佳粗糙度将引起最佳折衷方案以具有最高效率。
在所有情况中，在非晶和微晶电池中发现允许非常好的陷光作用的结构似乎是非常困难的。溅射刻蚀的系统具有火山口状并且更好地适于微晶生长的特征。但是，在这种情况，在上层电池中达到足够高的电流是更加困难的，甚至在引入中间反射层后。
另一个方案公开在JP 2003-179241中。在该申请中，背面结构包括联合背反射层的TCO层。事实上，TCO层包括第一层和第二层，所述第二层是不对称和不均一的，并且包括能够漫射光、然后增加陷光作用的颗粒。因此，将不对称层放入背面结构的内部。
总之，允许极好的陷光作用(高Jsc)和最佳的其它参数(Voc和FF)的理想基底和器件构造仍不存在。再者，在子电池组件中引起高电流的理想结构仍不存在。
发明概述
本发明提供可避免现有技术缺点的太阳能电池。
因此，本发明涉及包括载体、背电极层、至少一个氢化微晶硅光电器件和上电极层的太阳能电池。背电极层至少在氢化微晶硅光电器件的一侧具有粗糙表面，并且已被例如结构化。太阳能电池包括在背电极层和氢化微晶硅光电器件之间的不对称中间层，所述中间层邻接所述氢化微晶硅光电器件并在背电极层一侧的表面的粗糙度大于在氢化微晶硅器件一侧的所述中间层的表面的粗糙度。
在一些优选的实施方式中，由构成它表面的点的高度的标准偏差确定的、氢化微晶硅器件一侧的中间层表面的粗糙度可包括在0nm和30nm之间，或1nm和30nm之间。
在其它实施方式中，如果凹谷在表面上存在，由构成它表面的点的高度的标准偏差确定的、氢化微晶硅器件一侧的中间层表面的粗糙度可包括在10nm和200nm之间，并且在凹谷或尖夹(pinch)底部的曲率半径可大于50nm，优选为100nm。
优选地，由构成它表面的点的高度的标准偏差确定的、背电极层一侧的所述中间层表面的粗糙度可包括在50nm和300nm之间。有利地，背电极层一侧的所述中间层表面的粗糙度可以是例如在器件中促进最佳陷光作用并且在基底生长的情况下与下面的背电极相同，一般的特征是200-2000nm范围内的尺寸L、0-30°范围的开口角(openingangle)和相应的高度H，以及30-500nm范围内的同等rms。
有利地，因为中间层可引起杂光吸收，所以中间层应当具有尽可能小的厚度以获得期望的效果，一般在0.05μm和1μm之间，优选在0.1μm和0.4μm之间。
优选地，中间层可具有接近结晶硅折射率(n＝4)的折射率n，n优选包括在3至3.7之间，但消光系数k小于关注区域中结晶Si的消光系数。
不对称层不具有光漫射作用，并且不影响通过氢化微晶硅光电器件的光。所述不对称层不包括任何漫射颗粒。
有利地，中间层可由任选地与碳、氧或氮或其结合形成合金的非晶硅制造。
在一些实施方式中，载体可以是在其上沉积背电极层的基底。
在这种实施方式中，太阳能电池可进一步包括在微晶硅器件和上电极层之间的至少一个基于非晶硅的光电器件，以形成多结电池。中间反射层可放在基于非晶硅的光电器件和微晶硅器件之间。基于非晶硅的光电器件指一个非晶Si电池但也指非晶Si的合金(例如与Ge或C或O形成合金)和几个非晶电池的组。
在一些实施方式中，载体可以是透明的，上电极层放置在所述载体上，并且太阳能电池进一步包括在上电极层和微晶硅器件之间的至少一个基于非晶硅的光电器件，以形成多结电池。中间反射层可放在基于非晶硅的光电器件和微晶硅器件之间，在微晶硅器件一侧的所述中间反射层具有对微晶电池生长无害的粗糙度。它一般可包括在10nm至30nm之间，优选在1和30nm之间并且应当尽可能平坦，在这种意义上应当不存在曲率半径小于100nm的尖锐凹谷。这样，在μc-Si电池中的陷光作用可能是不足的，但可以用后来在器件中引入反向漫射层补偿。或者在微晶硅器件一侧的中间反射层的粗糙度可包括在10nm和200nm之间并且在凹谷或尖夹底部的曲率半径可大于50nm，优选为100nm。
中间反射层可在微晶硅器件的一边上并入无电活性的Si基层，其沉积在中间反射层的低折射率材料上，并且其是平滑的，以达到以上限定的中间反射层的所需粗糙度以及形态。
这种太阳能电池允许阻止薄膜太阳能中的电参数减小。本发明的目标是形成太阳能电池的结构以使微晶电池在邻近微晶电池的表面层上尽可能平坦地生长，但仍可受益于强的陷光作用。提出了消除陷光作用和电池生长条件的相互影响。
该结构具有增加薄膜太阳能电池效率的能力，特别是基于非晶微晶叠层概念的那些电池。
本发明也涉及产生如下限定的太阳能电池的实施方式的方法，所述方法包括下列步骤：
-提供基底，在其上已经放置结构化背电极层，
-在结构化背电极层上放置中间层，
-使所述中间层的表面平滑，直至获得的中间层的表面粗糙度低于结构化背电极层一侧的表面的粗糙度，以及
-在中间层上放置至少一个氢化微晶硅层，形成光电器件，以及
-放置上电极层。
有利地，进行使中间层的表面平滑的步骤直至产生与背电极层的点接触。
在一些实施方式中，该方法可进一步包括在微晶硅光电器件和上电极层之间放置至少一个基于非晶硅(非晶硅或非晶硅合金(例如SiCx、SiGex、SiOx))的光电器件的步骤，以形成多结电池。该方法也可进一步包括在基于非晶硅的光电器件和微晶硅光电器件之间放置中间反射层的步骤。
本发明也涉及用于产生如下限定的太阳能电池的另一实施方式的方法，所述方法包括下列步骤：
-提供载体，在其上已经放置上电极层，
-在上电极层上放置至少一个基于非晶硅的光电器件，
-放置至少一个氢化微晶硅光电器件，
-在所述氢化微晶硅光电器件上放置中间层，
-结构化所述中间层，直至获得的中间层表面的粗糙度大于氢化微晶硅光电器件一侧的表面的粗糙度，并引起微晶器件内部的陷光作用，以及
-放置背电极层。
有利地，该方法可进一步包括在基于非晶硅的光电器件和微晶硅光电器件之间放置中间反射层的步骤，在微晶硅器件一侧的所述中间反射层具有对微晶硅器件的生长无害的粗糙度，如上限定的。
附图简述
图1是现有技术的非晶微晶叠层电池的TEM(透射电子显微镜)横截面显微图，
图2a、2b和2c是在基底上放置并随着等离子体处理时间增加处理的现有技术μc-Si:H p-i-n器件的亮场TEM横截面显微图，
图3a和3b是本发明的太阳能电池的示意性横截面图，
图4a是用于本发明的太阳能电池中的基底的示意性横截面，
图4b是图4a的俯视图，
图5和6是本发明的非晶微晶叠层太阳能电池的示意性横截面图，
图7是现有技术的非晶微晶叠层太阳能电池的示意性横截面图，以及
图8a和8b是在磨光前(a)和后(b)的在其上沉积有中间层材料的LPCVD ZnO层的SEM图像。
发明详述
在本描述中，术语“背电极层”表示离入射光一侧最远的电极层或电极系统层。它通常联合背反射层作用以在电池中反射光。术语“上电极层”表示与入射光一侧最近的电极层或电极系统层。
情况A：在高反射电极(基底构造)上制作电池
图3a和3b在高反射性的结构化背电极系统5上放置的单结太阳能电池的情况中图解了本发明。背电极层放置在基底6上。在背电极层5上，首先是折射率接近关注区域中μc-Si:H的折射率的平滑中间层8。中间层8一般是可能掺杂磷的并且可能与C或O形成合金的a-Si:H，以稍微降低其吸光度在感兴趣范围内(一般为600-1100nm)，折射率在3.7-3范围内，以便是光学透明的。在感兴趣区域内它将比μc-Si吸收得更少。
然后通过机械磨光或等离子体蚀刻使平滑中间层8平滑至1-30nm的粗糙度，使得中间层8足够平滑以使μc-Si:H电池9理想生长(图3a)。为了确保与μc-Si:H电池9背面的良好导电性，稍微掺杂平滑中间层8，或使它平滑直至形成与背传导电极5的点接触A(参见图3b)，一般为每μm2电池面积0.1-10个接触点。平滑中间层8性质的良好控制对避免电池和该层之间边界上太高的杂光损失(parasitic losses)或太强的折射作用是必要的。一般通过机械磨光、化学磨光或等离子体蚀刻或这些方法的结合进行平滑。
然后将上电极层11如TCO放置在μc-Si:H电池9上。
图3a和3b显示了在μ-晶体电池9的情况中如何消除粗糙电极5的几何形状对陷光作用的影响。
达到良好陷光性能的基底6的形状也是重要的。
通常，参看图4a，基底6具有特征尺寸：200-2000nm范围内的L、5-30°范围内的开口角和相应的高度H。背电极5和在背电极层5一侧的中间层8将具有相似的几何形状。典型长度L和开口角α(alpha)的选择取决于电池的厚度W以及电池构造(基底、超基板、单结或非晶微晶叠层)。结构的中心通常与下一个结构隔开距离L，并且在Ci之间存在距离Li的分布，标准偏差的高斯分布小于L/4。对于该标准偏差的较大值该结构显示出在表面上具有随机分布而对于较小值是周期性的。由上部见，如图4b中，该结构可以是线性的，但优选是二维的。这样，该结构可以是锥形的、棱锥形的、或方形的、或有利于器件中陷光作用的任何形状。也可使用在超基板构造的标准器件中给出良好Jsc值的TCO的形状，它们高度可能是线性降低。具有圆锥体的结构可显著缓解平滑层上的情况，因为在最坏的情况中仅一维裂纹将延伸进入太阳能电池(源于圆锥体的中心)。在该情况中，平滑层8填充圆锥体并保证曲率半径＞100nm可充分确保良好的器件运行。
构成背电极系统5或背反射层的材料通常可以是以40-120nm的ZnO、掺杂SiOx或另一轻微导电电介质或透明导电氧化物覆盖的Ag。它也可以是在玻璃上具有结构化TCO、在玻璃背面具有金属的或白色介电背反射层、或在玻璃和粗糙TCO之间具有反射镜的构造。
在另一实施方式中，如图5中显示的，将非晶硅上层电池13加入至图4a、4b的μc-Si:H电池9以形成本发明的非晶微晶叠层电池。然后，可在非晶硅电池13和μc-Si:H电池9之间加入不对称反射层15以允许在上层电池中强的陷光作用。可选地，代替一个a-Si上层电池，可使用几个基于Si、Ge、C的非晶电池以形成多结器件。
情况B：在超基板构造中制作电池(光进入穿过玻璃)
在这种情况中，不可能将同样的技术应用在前TCO上，因为平滑层将吸收大多数光。显示了一个一般的可能性以实现更好的器件。
参看图6，构成顶电极11的TCO放置在玻璃17上。选择具有小的侧面特征尺寸的这种TCO 11，一般为100-300nm。它具有所需的最小粗糙度，以使a-Si层13和中间反射层15(一般为50-150nm的SiOx或ZnO或其结合)放置后在上层电池中产生高的电流，一般为12-15mA/cm2，并且使表面具有适于μc-Si电池9理想生长的最小粗糙度。这意味着10-30nm范围内的一般粗糙度，并且没有强的尖夹或凹谷存在。可选地，可进一步通过化学或等离子体蚀刻方法使中间反射层15平滑，或可机械地磨光中间反射层15。在该平滑过程前，无活性的非晶或微晶层也可放置在中间反射层的低折射率材料上，以使中间反射层的光学作用保持最大。
较小的特征比较大的更有效实现强的跑步状结合(courantincoupling)非晶上层电池13。注意，在图6的构造中，在光谱的红外线部分中光不充分地散射。图7中显示的传统器件不是这种情况，其中通过前TCO在IR中的散射是可能的，但是以在μc-Si器件9中引起裂纹21为代价。
然后生长理想的微晶电池9。生长后，如情况A中所述，制作同样性质的背面结构，并且也应用情况A的所有提议。此时，中间层8不被称为平滑层，而是结构化层，因为称为反散射层19的漫射结构需要在背面引入。它们是实现反散射层19的不同方式。例如，可化学地或使用掩蔽步骤或以等离子体蚀刻方法或通过那些的结合，蚀刻结构化中间层8。在构成结构化中间层8后，通常将加入包括背电极层5的背反射层。优选地，应当应用A中描述的所有优选模式，以产生促进μc-Si电池中有效陷光作用的结构。
最后，器件将允许在上下电池中消除对陷光作用的影响。应当可获得每个子组件电池最佳电性能和电流。
实施例：
下列实施例阐明本发明，但不限制范围。
目标
该实验的目标是形成平的基底，以产生高质量、无裂纹的具有高Voc和FF的μc-Si:H材料，但是其仍保留粗糙LPCVD ZnO的陷光作用和散射性能。提出的形成这种基底的方法如下：使用与碳或氧形成合金的磷掺杂a-Si:H的所谓中间层涂覆标准粗糙LPCVD ZnO基底。形成合金的过程允许中间层的带隙和折射率的一些调整(并且因此调整光吸收)。然后机械地磨光该层以去除由下面LPCVD ZnO赋予至中间层的结构。因此，理想的中间层可在磨光后提供平的表面，并且也具有不干扰LPCVD ZnO的陷光性能并吸收非常少量入射光的适合的折射率和足够高的带隙。
材料和技术
使用的初始基底是用LPCVD ZnO涂覆的Schott AF 45玻璃。在单室反应器系统(系统A)中使用VHF PECVD在基底上沉积中间层。
使用Struers DP-NAP布(DP-NAP)作为抛光布和Struers OP-S胶态硅石抛光溶液(OP-S)，用手进行磨光。抛光溶液中的颗粒具有0.04μm的直径。
在两室反应器系统(系统B)中使用VHF PECVD进行μc-Si:H电池沉积。一个反应器专门用于掺杂层的沉积，并且另一个专门用于内在材料的沉积。在系统A和B中的沉积温度低于200℃以允许柔性基底的将来应用。
以AM 1.5g照度的标准条件测量电流-电压(I-V)特征。以双重灯(卤素、氙气)太阳能模拟器(A级，WACOM)复现太阳光谱。在具有绿色激光(514nm)的背散射构造中通过使用Renishaw Ramascope进行的Raman光谱法，确定μc-Si:H吸收剂层的结晶体积分数(CVF)，绿色激光(514nm)在μc-Si:H材料中具有大约150nm的渗透深度。使用Ambios XP-2接触式轮廓仪确定材料厚度。使用Horiba Jobin YvonUvisel系统，通过椭圆偏振法确定折射率。使用JEOL JSM-7500TFE场致发射扫描电子显微镜(SEM)，比较磨光和未磨光基底的形态。
电池研制
在该实验中使用的电池结构由图3b显示。它包括：
-为Schott AF 45玻璃的基底6
-为低压化学气相沉积(LPCVD)ZnO层的背电极层5
-中间层8(n-a-Si1-xCx:H或n-a-Si1-yOy:H)
-包括磷掺杂的μc-Si:H<n>层、μc-Si:H<i>层和硼掺杂的μc-Si:H<p>层的μc-Si:H光电器件9
-为LPCVD ZnO的上电极层11。
在Schott 45玻璃/LPCVD ZnO/中间层(n-a-Si1-xCx:H或n-a-Si1-yOy:H)基底上放置电池。对于LPCVD ZnO，峰至凹谷的一般高度范围为大约500nm，从而沉积大约600nm的材料作为中间层。
通过将CH4加入至标准n-a-Si:H等离子体中制备n-a-Si1-xCx:H中间层材料，并且通过将CO2加入至标准n-a-Si:H中制备n-a-Si1-yOy:H中间层材料。这种中间层具有大于3.0的折射率。
这种中间层8已经历磨光过程。在低于200℃的温度下将电池放置在系统B中。在本实施例中讨论的电池具有1.5或2.5μm厚度的吸收剂层。放置电池后，沉积LPCVD ZnO作为顶部接触。
结果
磨光过程
使用扫描电子显微镜(SEM)图像确定磨光过程是否有效。图8显示了在磨光过程之前和之后用中间层涂覆的基底的SEM图像。
磨光前的基底图像(图8a)显示n-a-Si:H大略保持了LPCVD ZnO的形态。而且，中间层成功地填充在LPCVD ZnO凹谷中，并存在于峰至凹谷。
在磨光过程后的基底图像(图8b)表明，磨光过程通过去除n-a-Si:H维持的粗糙形态，成功地形成了平的表面。另外，通过磨光过程暴露了一些LPCVD ZnO的棱锥峰，这可促进从器件至背接触(back contact)的电荷提取(charge extraction)。但是，这也可阻止ZnO的散射能力，因为已经发现棱锥峰可能是大多数ZnO光散射性能的形成原因。
电池性能
表1中呈现了以n-a-Si1-xCx:H和n-a-Si1-yOy:H中间层制备的电池的I-V结果和CVF。以1.5或2.5μm厚度的吸收剂层制备电池。对于两种吸收剂层厚度，在内置Schott 45玻璃/热银(hot silver)/溅射的ZnO基底上同样制备参比电池，并且在没有任何中间层的情况下在粗糙LPCVD ZnO上制备的参比电池制备用于1.5μm的吸收剂层电池。
热银是在申请人的实验室中产生最佳nip型μc-Si:H电池的基底。
表1
与用中间层制备的两个电池和在内置热银基底上制备的参比电池相比较，在没有任何中间层的情况下在粗糙LPCVD ZnO上制备的参比电池在Voc上损失大于100mV，并且在FF上损失净20％。用n-a-Si1-xCx:H中间层制备的电池比两个参比电池具有更高的Voc和FF，与在内置热银基底上制备的电池相比获得Voc上超过10mV和FF上净1％。用n-a-Si1-yOy:H中间层制备的电池与在内置热银基底上制备的电池具有相似的Voc和FF。
如将回想起的，在μc-Si:H中空隙或裂纹的存在趋向降低Voc和FF。这些结果表明，中间层和平滑过程的加入形成了促进高质量μc-Si:H材料生长和与图2C类比消除了μc-Si:H材料中有害裂纹形成的平坦基底。
Claims (19)
1.太阳能电池，其包括载体(6)、背电极层(5)、至少一个氢化微晶硅光电器件(9)和上电极层(11)，其特征为所述背电极层(5)具有粗糙表面，以及所述太阳能电池在所述背电极层(5)和所述氢化微晶硅光电器件(9)之间包括具有3和3.7之间的折射率n的不对称中间层(8)，所述中间层(8)邻接所述氢化微晶硅光电器件(9)并在所述背电极层(5)一侧的表面的粗糙度大于在所述氢化微晶硅器件(9)一侧的所述中间层(8)的表面的粗糙度，所述载体(6)、所述背电极层(5)、所述中间层(8)、所述氢化微晶硅光电器件(9)和所述上电极层(11)以下列顺序布置：
所述背电极层(5)布置在所述载体(6)上；
所述不对称中间层(8)布置在所述背电极层(5)上远离所述载体(6)的一侧；
所述氢化微晶硅光电器件(9)布置在所述中间层(8)上远离所述载体(6)的一侧；
所述上电极层(11)布置在所述氢化微晶硅光电器件(9)上远离所述载体(6)的一侧。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征为所述中间层(8)具有0.05μm和1μm之间的平均厚度。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池，其中所述中间层(8)具有0.1μm和0.4μm之间的平均厚度。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征为所述中间层(8)可由任选地与碳、氧、氮或其结合形成合金的非晶硅制成。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征为由构成它表面的点的高度的标准偏差确定的、所述氢化微晶硅器件(9)一侧的所述中间层(8)的表面粗糙度包括在0nm和30nm之间。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征为由构成它表面的点的高度的标准偏差确定的、所述氢化微晶硅器件(9)一侧的所述中间层(8)的表面粗糙度包括在10nm和200nm之间，以及凹谷或尖夹的曲率半径大于100nm。
7.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征为由构成它表面的点的高度的标准偏差确定的、所述背电极层(5)一侧的所述中间层(8)的表面粗糙度包括在50nm和300nm之间。
8.根据权利要求7所述的太阳能电池，其特征为在所述背电极层(5)一侧的所述中间层(8)的几何形状使得侧面特征尺寸在200-2000nm范围内、开口角在5-30°范围内。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征为所述载体(6)是在其上放置所述背电极层(5)的基底。
10.根据权利要求9所述的太阳能电池，其特征为所述太阳能电池在所述微晶硅器件(9)和所述上电极层(11)之间进一步包括至少一个基于非晶硅的光电器件(13)，以形成多结电池。
11.根据权利要求10所述的太阳能电池，其特征为所述太阳能电池进一步包括在所述基于非晶硅的光电器件(13)和所述微晶硅器件(9)之间放置的中间反射层。
12.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征为所述载体(6)是透明的，所述上电极层(11)放置在所述载体上，以及所述太阳能电池在所述上电极层(11)和所述微晶硅器件(9)之间进一步包括至少一个基于非晶硅的光电器件(13)，以形成多结电池。
13.根据权利要求12所述的太阳能电池，其特征为所述太阳能电池进一步包括在所述基于非晶硅的光电器件(13)和所述微晶硅器件(9)之间放置的中间反射层(15)，在所述微晶硅器件(9)一侧所述中间反射层(15) 具有对所述微晶硅器件(9)的生长无害的粗糙度。
14.制造太阳能电池的方法，所述太阳能电池包括载体；放置在所述载体上的背电极层，所述背电极层具有粗糙表面；至少一个氢化微晶硅光电器件；上电极层；以及在所述背电极层和所述氢化微晶硅光电器件之间的具有3和3.7之间的折射率n的不对称中间层，所述中间层邻接所述氢化微晶硅光电器件并在所述背电极层一侧的表面的粗糙度大于在所述氢化微晶硅器件一侧的所述中间层的表面的粗糙度，其特征为所述方法包括下列步骤：
提供在其上已放置结构化背电极层(5)的载体(6)，
在所述结构化背电极层(5)上放置中间层(8)，
使所述中间层(8)的表面平滑，直至获得的所述中间层(8)的表面粗糙
度低于在所述结构化背电极层(5)一侧的表面的粗糙度，和
在所述中间层(8)上放置至少一个氢化微晶硅光电器件(9)，以及
放置所述上电极层(11)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征为进行所述使所述中间层(8)的表面平滑的步骤直至形成所述光电器件(9)与所述背电极层(5)之间的通过中间层(8)的点接触。
16.根据权利要求14所述的方法，其特征为所述方法进一步包括在所述微晶硅光电器件(9)和所述上电极层(11)之间放置至少一个基于非晶硅的光电层的步骤，以形成多结电池。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征为其包括在所述基于非晶硅的光电器件和所述微晶硅光电器件之间并入中间反射层的步骤。
18.制造太阳能电池的方法，所述太阳能电池包括透明载体；背电极层，所述背电极层具有粗糙表面；至少一个氢化微晶硅光电器件；放置在所述载体上的上电极层；和在所述上电极层和所述氢化微晶硅光电器件之间的至少一个基于非晶硅的光电器件，以形成多结电池；以及在 所述背电极层和所述氢化微晶硅光电器件之间的具有3和3.7之间的折射率n的不对称中间层，所述中间层邻接所述氢化微晶硅光电器件并在所述背电极层一侧的表面的粗糙度大于在所述氢化微晶硅器件一侧的所述中间层的表面的粗糙度，其特征为所述方法包括下列步骤：
提供已在其上放置上电极层(11)的载体(6)，
在所述上电极层(11)上放置至少一个基于非晶硅的光电器件(13)，
放置至少一个氢化微晶硅光电器件(9)，
在所述氢化微晶硅光电器件(9)上放置中间层(8)，
结构化所述中间层(8)的表面，直至获得的所述背电极层(5)一侧的所
述中间层(8)的表面粗糙度大于所述氢化微晶硅光电器件(9)一侧的
所述中间层(8)的表面的粗糙度，以及
放置所述背电极层(5)。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征为所述方法进一步包括在所述基于非晶硅的光电器件(13)和所述微晶硅光电器件(9)之间放置中间反射层(15)的步骤，在所述微晶硅器件(9)一侧所述中间反射层(15)具有对所述微晶硅器件(9)的生长无害的粗糙度。
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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 | ||
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Granted publication date: 20150708 Termination date: 20170922 |