DE102011113779A1

DE102011113779A1 - Dünnschicht-Solarzellenmodul und Herstellungsverfahren davon

Info

Publication number: DE102011113779A1
Application number: DE102011113779A
Authority: DE
Inventors: Sunho Kim; Heonmin Lee; Jinhee Park; Jinhyung JUN; Sehwon Ahn; Dongjoo YOU
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-09-19
Publication date: 2012-06-28
Also published as: KR20120071149A; JP2012134450A; US20120160315A1

Abstract

Diskutiert werden ein Dünnschicht-Salarzellenmodul und ein Verfahren zum Herstellen desselben. Ein Solarzellenmodul umfasst ein Substrat; und eine transparente Elektrodenschicht. Die transparente Elektrodenschicht wiederum enthält eine erste Elektrodenschicht, die auf dem Substrat erstellt ist; und eine zweite Elektrodenschicht, die auf der ersten Elektrodenschicht erstellt ist, wobei die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht aus unterschiedlichen Materialien gemacht sind und die zweite Elektrodenschicht auf Teilen der ersten Elektrodenschicht lokal gebildet sind. Dementsprechend bietet die transparente Elektrodenschicht eine verbesserte Durchlässigkeit von monochromatischem Licht sowie eine erhöhte Lichtstreuung, wodurch die Effizienz des Dünnschicht-Solarzellenmodul erhöht ist.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität und die Vorteile aus der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2010-0132767 , die am 22. Dezember 2010 bei dem koreanischen Patentamt eingereicht wurde, und deren Offenbarung mittels Referenz hierin eingebunden wird.
Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Dünnschicht-Solarzellenmodul und ein Verfahren zur Herstellung desselben und insbesondere beziehen sich Beispielausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf ein Dünnschicht-Solarzellenmodul, das eine transparente Elektrodenschicht aufweist, in der eine Vielzahl von Inseln gebildet sind, und auf ein Verfahren zum Herstellen desselben.
2. Beschreibung der einschlägigen Technik
Da erwartet wird, dass die Erschöpfung existierender Energiequellen, wie zum Beispiel Öl und Kohle, bald eintritt, haben kürzlich alternative Energiequellen, um solche nicht-erneuerbaren Energiequellen zu ersetzen, großes Interesse auf sich gezogen. Von den verschiedenen Arten alternativer Energiequellen ist eine Solarzelle, welche eine Halbleitervorrichtung verwendet, um Solarenergie direkt in elektrische Energie umzuwandeln, als eine alternative Energiequelle der nächsten Generation in den Mittelpunkt des Interesses gerückt.
Eine Solarzelle bezieht sich auf eine Vorrichtung, die photovoltaische Effekte ausnutzt, um Solarenergie in Elektrizität umzuwandeln, und kann in Bezug auf das zugrundeliegende Material in eine Siliziumsolarzelle, eine Solarzelle des Dünnschichttyps, eine Farbstoffsolarzelle (dye-sensitized solar cell), eine organische polymere Solarzelle (oder eine organische Solarzelle) oder Ähnliches klassifiziert werden. Bei solchen Solarzellen ist es sehr wichtig, die Umwandlungseffizienz zu verbessern, welche ein Verhältnis der einfallenden Sonnenstrahlung zur ausgegebenen Elektrizität ist.
Obwohl aus verschiedenartigen Solarzellen eine Dünnschicht-Solarzelle als eine Technologie, die in der Lage ist, ein großflächiges Solarzellenmodul zu geringen Kosten bereitzustellen, viel Interesse auf sich gezogen hat, kann die Umwandlungseffizienz davon im Vergleich zu einer Siliziumsolarzelle geringfügig kleiner sein. Um die Umwandlungseffizienz der Dünnschicht-Solarzelle zu erhöhen, kann deshalb eine Rillenstruktur durch Ätzen einer transparenten Elektrodenschicht, die auf ein Substrat, auf das die Sonneneinstrahlung einfällt, aufgebracht ist, gebildet werden, und die Rillenstruktur kann einen optischen Pfad effizient verlängern, wodurch die solare Absorption verbessert wird.
Jedoch bietet Zinnoxid (SnO₂), was ein gewöhnliches Material zum Einsatz für eine transparente Elektrodenschicht ist, Konturen oder Rillen nur in kleinem Umfang und kann eine Lichtstreuung nicht erhöhen, wonach es Schwierigkeiten bei der Verlängerung des optischen Pfades aufweist. Des Weiteren können, wenn eine Dicke der Dünnschicht, die aufgebracht werden soll, erhöht wird, um eine Kontur (oder Rille) zu vergrößern, Defekte wie zum Beispiel Risse auf der Dünnschicht aufgrund von Kollisionen in einer Wachstumsrichtung auftreten und wiederum die Qualität verschlechtern.
1 veranschaulicht die gemessenen Ergebnisse von Lichtdurchlässigkeiten von transparenten Elektrodenschichten, die aus Zinnoxid bzw. Zinkoxid gemacht wurden. Mit Bezug auf 1 kann gesehen werden, dass die transparente Elektrodenschicht, die aus Zinnoxid gemacht ist, eine höhere Lichtdurchlässigkeit, insbesondere bei einer Bandbreite von 300–400 nm, aufweist als die transparente Elektrodenschicht, die aus Zinkoxid gemacht ist. D. h. als ein anderes Material, das zur Herstellung einer transparenten Elektrode verwendet wird, hat Zinkoxid (ZnO) einen Minuspunkt bezüglich der verringerten Durchlässigkeit von monochromatischem Licht, die den inhärenten Materialcharakteristiken geschuldet ist, obwohl dieses Material vorteilhaft beim Steuern von Rillenformen ist, um eine Lichtstreuung zu erhöhen.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dünnschicht-Solarzellenmodul bereitzustellen, das eine transparente Elektrodenschicht aufweist, die die Durchlässigkeit von monochromatischem Licht und eine Lichtstreuung verbessert, sowie ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Um die eben genannte und andere Aufgaben umzusetzen, ist bzw. wird gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Dünnschicht-Solarzellenmodul bereitgestellt, das ein Substrat und eine transparente Elektrodenschicht, die auf dem Substrat erstellt ist bzw. wird, einschließt, und wobei die transparente Elektrodenschicht einschließt: eine erste Elektrodenschicht, die auf dem Substrat erstellt ist bzw. wird; und eine zweite Elektrodenschicht, die auf der ersten Elektrodenschicht erstellt ist bzw. wird, wobei die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht aus unterschiedlichen Materialien gemacht sind bzw. werden und die zweite Elektrodenschicht auf Teilen der ersten Elektrodenschicht lokal gebildet ist bzw. wird.
Die zweite Elektrodenschicht ist bzw. wird durch eine Mehrzahl von Inseln auf der ersten Elektrodenschicht gebildet, und Teile einer Oberseite der ersten Elektrodenschicht können zwischen den mehreren Inseln freiliegen bzw. sind dort zugänglich.
Die erste Elektrodenschicht kann aus Zinnoxid gemacht sein bzw. werden, während die zweite Elektrodenschicht aus Zinkoxid gemacht sein bzw. werden kann.
Ein Abstand zwischen zwei der mehreren Inseln kann im Bereich von 0,5–3 μm liegen.
Eine Dicke der ersten Elektrodenschicht kann im Bereich von 100 bis 800 nm liegen.
Außerdem kann eine Schutzschicht auf der ersten Elektrode zwischen den mehreren Inseln bereitgestellt sein bzw. werden.
Im vorliegenden Fall kann die Schutzschicht unter Verwendung von Zinkoxid gebildet sein bzw. werden.
Die transparente Elektrodenschicht kann des Weiteren eine fotoelektrische Konvertierungsschicht, eine hintere Elektrodenschicht, einen Dichtfilm und ein hinteres Substrat, die aufeinanderfolgend darüber angeordnet sind bzw. werden, einschließen.
Um die vorangegangene und andere Aufgaben zu lösen wird gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschicht-Solarzellenmoduls bereitgestellt, das das Bilden einer transparenten Elektrodenschicht auf einem Substrat einschließt, und wobei das Bilden der transparenten Elektrodenschicht einschließen kann: Erstellen einer ersten Elektrodenschicht auf dem Substrat; Erstellen einer zweiten Elektrodenschicht auf der ersten Elektrodenschicht; und Ätzen der zweiten Elektrodenschicht, wobei die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht unter Verwendung unterschiedlicher Materialien gebildet sind bzw. werden, und die zweite Elektrodenschicht auf Teilen der ersten Elektrodenschicht lokal durch Ätzen gebildet ist bzw. wird.
Die zweite Elektrodenschicht ist bzw. wird durch eine Mehrzahl Inseln gebildet, und Teile einer Oberseite der ersten Elektrodenschicht können zwischen den mehreren Inseln zugänglich sein.
Die zweite Elektrodenschicht kann eine Dicke von 100 bis 800 nm aufweisen.
Die erste Elektrodenschicht kann aus Zinnoxid gebildet sein bzw. werden.
Die zweite Elektrodenschicht kann aus Zinkoxid gebildet sein bzw. werden.
Das Ätzen kann ein Nassätzen der zweiten Elektrodenschicht unter Verwendung einer Säure einschließen.
Bei den mehreren Inseln kann ein Abstand zwischen zwei benachbarten Inseln im Bereich von 0,5 bis 3 μm liegen.
Das vorangegangene Verfahren kann des Weiteren das Bilden einer Schutzschicht auf der Oberseite der ersten Elektrodenschicht zwischen den mehreren Inseln einschließen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die oben genannte und andere Aufgaben, Merkmale und weitere Vorteile der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden besser durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den angefügten Zeichnungen verstanden, in denen:
1 gemessene Ergebnisse von Lichtdurchlässigkeiten von transparenten Elektrodenschichten, die aus Zinnoxid bzw. aus Zinkoxid gemacht sind, darstellt;
2 eine Querschnittsansicht ist, die einen Querschnitt eines Dünnschicht-Solarzellenmoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 eine vergrößerte Ansicht ist, die einen Teil A, der in 2 gezeigt ist, darstellt; und
4 bis 6 sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschicht-Solarzellenmoduls gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beziehen.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Von den nachfolgenden Zeichnungen können zur Vereinfachung der Erläuterung oder Klarheit entsprechende Komponenten vergrößert, weggelassen oder schematisch dargestellt sein. Zusätzlich können Größen und Bereiche von entsprechenden Elementen nicht vollständig die realen Größen und Bereiche davon wiedergeben.
Im Anschluss werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die angehängten Zeichnungen beschrieben.
2 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt eines Dünnschicht-Solarzellenmoduls gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, und 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die den in 2 gezeigten Teil A darstellt.
Erstens und mit Bezug auf 2 kann ein Dünnschicht-Solarzellenmodul 100 gemäß der vorangegangenen Ausführungsform ein Substrat 110, eine transparente Elektrodenschicht 120, die auf dem Substrat 110 erstellt ist, und eine fotoelektrische Konvertierungsschicht 130, eine hintere Elektrodenschicht 140, einen Dichtfilm bzw. Versiegelungsfilm 150 und ein hinteres Substrat 160, die aufeinanderfolgend auf der transparenten Elektrodenschicht 120 angeordnet sind, einschließen.
Das Substrat 110 kann durch Verwendung eines transparenten Materials gebildet werden, wie zum Beispiel eines Glasmaterials, um Licht wie zum Beispiel Sonnenstrahlung durchzulassen, und kann vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, durch Verwendung von verstärktem Glas gebildet werden, um die fotoelektrische Konvertierungsschicht 130 gegen äußere Einflüsse zu schützen. Zusätzlich kann vorzugsweise auch, um die Reflexion von Sonnenstrahlung zu reduzieren oder zu verhindern und dabei die Lichtdurchlässigkeit zu erhöhen, eisenarmes, verstärktes Glas, das einen niedrigen Eisengehalt aufweist, verwendet werden.
Die transparente Elektrodenschicht 120 funktioniert wie ein Kanal, durch den Strom, der in der fotoelektrischen Konvertierungsschicht 130 erzeugt wird, fließt, und kann eine erste Elektrodenschicht 122 und eine zweite Elektrodenschicht 124 einschließen.
Die transparente Elektrodenschicht 120 kann dadurch gebildet werden, dass die transparente Elektrodenschicht 120 mit Störstellen dotiert wird, die mindestens aus einem der folgenden Materialien bestehen: Aluminium (Al), Gallium (Ga), Fluor (F), Germanium (Ge), Magnesium (Mg), Bor (B), Indium (In), Zinn (Sn) und Lithium (Li). Das Dotieren solcher Störstellen kann durch irgendein Verfahren durchgeführt werden, um Metall oder andere Komponenten zu dotieren, wie zum Beispiel chemisches Dotieren, elektrochemisches Dotieren, Ionenimplantation, oder Ähnliches, obwohl das Dotierungsverfahren insbesondere nicht hierauf beschränkt ist.
Die erste Elektrodenschicht 122 und die zweite Elektrodenschicht 124 können unter Verwendung verschiedener Materialien gebildet werden. Zum Beispiel kann die erste Elektrodenschicht 122 durch das Abscheiden von Zinnoxid, das eine ausgezeichnete Lichtdurchlässigkeit aufweist, gebildet werden. Außerdem kann die Oberseite der ersten Elektrodenschicht 122 glatt und eben werden.
Indes Ist 3 eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil A, der in 2 gezeigt ist, in einem größeren Maßstab darstellt, und mit Bezug auf 3 kann sich eine Dicke (T₁) der ersten Elektrodenschicht 122 im Bereich von 100 bis 800 nm bewegen. Wenn die Dicke T₁ kleiner ist als 100 nm, kann sich der elektrische Widerstand der transparenten Elektrodenschicht 120 erhöhen. Auf der anderen Seite, wenn die Dicke T₁ der ersten Elektrodenschicht 800 nm überschreitet, kann während des Abscheidens eine Kollision in der Wachstumsrichtung des Zinnoxids, das die erste Elektrodenschicht 122 bildet, entstehen, wodurch Defekte wie zum Beispiel Risse verursacht werden. Deshalb bewegt sich die Dicke der ersten Elektrodenschicht 122 vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, zwischen 100 und 800 nm.
Wie unten beschrieben ist, kann auch die zweite Elektrodenschicht 124 dadurch gebildet werden, dass zum Beispiel Zinkoxid verwendet wird, um eine dünne Schicht zu bilden und dann die gebildete dünne Schicht zu ätzen. In diesem Fall kann das Ätzen ausgeführt werden, um eine Oberseite der ersten Elektrodenschicht 122 freizulegen, um somit die zweite Elektrodenschicht 124 teilweise (oder lokal) auf der ersten Elektrodenschicht 122 zu bilden. Als Ergebnis kann, darauf gebildet, die zweite Elektrodenschicht 124 eine Vielzahl von Inseln (oder viele Inseln) aufweisen, die voneinander beabstandet sind. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die vielen Inseln der zweiten Elektrodenschicht 124 unterbrochene Teile sein, die gleichmäßig oder regelmäßig auf einer Oberfläche der ersten Elektrodenschicht 122 verteilt sind. In anderen Ausführungsformen können die vielen Inseln ungleichmäßig oder zufällig auf der Oberfläche der ersten Elektrodenschicht 122 verteilt sein. Zusätzlich können die Formen der vielen Inseln variieren und können verschiedene Polyeder wie zum Beispiel eine pyramidale Struktur oder eine andere dreidimensionale Struktur wie zum Beispiel ein Ellipsoid sein.
Dementsprechend kann die zweite Elektrodenschicht 124 eine Vielzahl von Inseln einschließen, und die vielen Inseln können auf der ersten Elektrodenschicht 122 getrennt voneinander liegen, wobei eine Distanz D₁ zwischen zwei benachbarten Inseln im Bereich von 0,5 bis 3 μm liegen kann.
Wie oben beschrieben, da Zinnoxid, das die erste Elektrodenschicht 122 bildet, eine sehr gute Lichtdurchlässigkeit aufweist und die Distanz D₁ zwischen zwei benachbarten Inseln nicht weniger als 0,5 μm ist, kann die Lichtdurchlässigkeit der transparenten Elektrode 122 aufrechterhalten oder vergrößert werden. Wenn die Distanz D₁ zwischen zwei benachbarten Inseln größer ist als 3 μm, wird Licht, das durch die zweite Elektrodenschicht 124 gestreut wird, abgeschwächt, und deshalb kann die Lichtabsorption durch unregelmäßige Diffusion des einfallenden Lichts reduziert werden. Dementsprechend ist in Anbetracht der Lichtdurchlässigkeit und Streuungsmerkmale die Distanz D₁ zwischen zwei benachbarten Inseln vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, im Bereich von 0,5 bis 3 μm.
Deshalb kann die transparente Elektrodenschicht 122 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine erhöhte Durchlässigkeit von monochromatischem Licht aufweisen, weil die erste Elektrodenschicht 122 zwischen den vielen Inseln freiliegt und eine Erhöhung der Lichtstreuung ermöglicht, weil die zweite Elektrodenschicht 124 eine Vielzahl von Inseln aufweist. Als Ergebnis können eine Lichtstreuung und Lichtdurchlässigkeit verbessert werden, wodurch die Effizienz des Dünnschicht-Solarzellenmoduls 100, das die obige transparente Elektrodenschicht 120 einschließt, erhöht wird.
Eine Schutzschicht kann zusätzlich auf der ersten Elektrodenschicht 122 gebildet werden, die zwischen den vielen Inseln freiliegt. In Anbetracht der geringen Anti-Plasmacharakteristiken von Zinnoxid, welches zum Bilden der ersten Elektrodenschicht 122 verwendet wird, kann die zuvor erwähnte Schutzschicht gebildet werden, um die freiliegende erste Elektrodenschicht 122 vor bestimmten Prozessbedingungen bei der Herstellung einer fotoelektrischen Konvertierungsschicht 130 oder Ähnlichem auf der transparenten Elektrodenschicht 120 zu schützen.
Die Schutzschicht kann zum Beispiel unter Verwendung von Zinkoxid vorbereitet werden. Wie oben beschrieben, da Zinkoxid eine geringere Durchlässigkeit von monochromatischem Licht aufweist als Zinnoxid, soll eine Dicke der gebildeten Schutzschicht in Anbetracht der Lichtdurchlässigkeit wenige 10 nm nicht überschreiten.
Mit erneutem Bezug auf 1 weist die fotoelektrische Konvertierungsschicht 130 auf der transparenten Elektrodenschicht 120 einen P-N-Übergang auf, wodurch Elektrizität (zum Beispiel Elektronenlochpaare) durch Ausnutzung des photovoltaischen Effekts basierend auf einer fotoelektrischen Konvertierung erzeugt wird, wenn Licht auf die fotoelektrische Konvertierungsschicht 130 einfällt. Zum Beispiel kann die fotoelektrische Konvertierungsschicht 130 amorphes Silizium (a-Si), mikrokristallines Silizium (μc-SI), einen Verbundhalbleiter, eine Tandemform oder Ähnliches umfassen, ohne genau darauf begrenzt zu sein.
Eine hintere Elektrodenschicht 140 kann auf der fotoelektrischen Konvertierungsschicht 130 vorhanden sein, um Strom, der in der fotoelektrischen Konvertierungsschicht 130 erzeugt wird, im Zusammenspiel mit der transparenten Elektrodenschicht 120 nach außen zu transferieren. Die hintere Elektrodenschicht 140 kann aus einem transparenten Material, einem durchscheinenden Material oder einem lichtundurchlässigen metallenen Material gemacht sein.
Wenn die hintere Elektrodenschicht 140 aus einem metallenen Material gemacht ist, das eine hohe Lichtreflekivität aufweist, kann diese außerdem das Licht, das durch die fotoelektrische Konvertierungsschicht 130 geleitet wurde, zurück zu der fotoelektrischen Konvertierungsschicht 130 reflektieren. Als Ergebnis kann eine Konvertierungseffizienz der fotoelektrischen Konvertierungsschicht 130 erhöht werden.
Ein Dichtfilm 150 und ein hinteres Substrat 160 können aufeinanderfolgend auf der hinteren Elektrodenschicht 140 angebracht sein. Der Dichtfilm 150 wird verwendet, um Feuchtigkeit oder Sauerstoff von außen abzuschirmen, während er das hintere Substrat 160 an der hinteren Elektrodenschicht 140 anklebt. Solch ein Dichtfilm kann ein Ethylen-Vinyl-Azetat-(EVA-)Copolymerharz, Polyvinyl-Butyral, Ethylenvinyl-Azetat-Teiloxid, ein Silikonharz, ein Ester-Harz, ein Olefin-Harz oder Ähnliches umfassen.
Das hintere Substrat 160 hat verschiedene Funktionen, wie zum Beispiel Wasserabweisung, Isolierung und UV-Abschirmung, und kann vom Typ TPT (Tedlar/PET/Tedlar) sein, ohne genau darauf begrenzt zu sein. Des Weiteren ist das hintere Substrat 160 vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, aus einem Material gemacht, dass eine hohe Reflektivität aufweist, um Sonnenstrahlung, die auf das vorangehende Substrat 110 einfällt, zu reflektieren und wieder zu verwenden, oder andernfalls unter Verwendung eines transparenten Materials gebildet, auf das die Sonnenstrahlung einfällt.
Obwohl die fotoelektrische Konvertierungsschicht 130, die hintere Elektrodenschicht 140 und der Dichtfilm 150 in 2 so gezeigt sind, als hätten sie jeweils unebene Strukturen, kann jede der fotoelektrischen Konvertierungsschicht 130, der hinteren Elektrodenschicht 140 und des Dichtfilms 150 unebene Strukturen aufweisen oder nicht.
4 bis 6 beziehen sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschicht-Solarzellenmoduls gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Mit Bezug auf die 4 bis 6 wird das Verfahren zum Herstellen eines Dünnschicht-Solarzellenmoduls gemäß der vorangegangenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben. Wie in 4 gezeigt ist, wird zunächst eine erste Elektrodenschicht 122 und eine zweite Elektrodenschicht 124 auf einem Substrat 110 durch Abscheidung (deposition) gebildet. Die erste Elektrodenschicht 122 kann durch Abscheidung von Zinnoxid gebildet werden, während die zweite Elektrodenschicht 124 durch Abschiedung von Zinkoxid gebildet werden kann.
Die erste Elektrodenschicht 122 und die zweite Elektrodenschicht 124 kann durch irgendein konventionelles Abscheidungsverfahren gebildet werden, einschließlich zum Beispiel; chemische Gasabscheidung (chemical vapor deposition – CVD), metallorganisch-chemische Gasabscheidung (metal organic chemical vapor deposition – MOCVD), Molekularstrahlepitaxie (molecular beam epitaxy – MBE), metallorganische Molekularstrahlepitaxie (metal organic molecular beam epitaxy – MOMBE), gepulste Laserabscheidung (pulsed laser deposition – PLP), Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition – ALD), Sputtern, RF Magnetronsputtern oder ähnliches. In diesem Fall kann die erste Elektrodenschicht 122 wie oben beschrieben mit einer Dicke von 100 bis 800 nm gebildet werden.
Indes kann eine Dicke T₂ der zweiten Elektrodenschicht 124 ebenfalls im Bereich von 100 bis 800 nm liegen. Wenn die Dicke T₂ der zweiten Elektrodenschicht 124, die aufgebracht werden soll, geringer ist als 100 nm, ist es schwierig eine Form der vielen Inseln, die durch Ätzen der zweiten Elektrodenschicht 124 gebildet werden, zu steuern, was wiederum ein Problem beim Bilden einer Rillenform ist, die vorteilhaft für die Lichtstreuung ist. Auf der anderen Seite, wenn die dicke T₂ der zweiten Elektrodenschicht 124, die aufgebracht werden soll, 800 nm übersteigt, kann die Durchlässigkeit für monochromatisches Licht verringert werden.
Als nächstes und wie in 5 dargestellt, werden eine Vielzahl von Inseln durch Ätzen der zweiten Elektrodenschicht 124 bereitgestellt.
Das Ätzen der zweiten Elektrodenschicht 124 kann durch das Ätzen unter Verwendung von Säuren, vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, einer starken Säure, wie zum Beispiel Salzsäure (HCl) durchgeführt werden. Andere Äzverfahren oder Ätzchemikalien können verwendet werden.
Wenn die zweite Elektrodenschicht 124 unter Verwendung von Säuren geätzt wird, erfolgt das Ätzen entlang einer Kristallfläche, um Rillen zu formen, die mit einem Winkel von 5–45° ansteigen, und, wenn mit dem Ätzen fortgefahren wird, eine Dicke der zweiten Elektrodenschicht 124 verringert wird und die erste Elektrodenschicht 122 freigelegt wird. Weil die erste Elektrodenschicht 122, die aus Zinnoxid gemacht ist, nicht durch eine säurebasierte Ätzlösung oder Ätzchemikalie geätzt wird, können eine Vielzahl von Inseln gebildet werden, die auf der ersten Elektrodenschicht 122 voneinander getrennt sind.
Diesbezüglich kann eine Distanz zwischen zwei benachbarten Inseln unter den vielen Inseln, wie oben bereits beschrieben, im Bereich von 0,5 bis 3 μm liegen. Wenn die Distanz zwischen zwei benachbarten Inseln geringer ist als 0,5 μm, kann die Lichtdurchlässigkeit für monochromatisches Licht verringert werden. Auf der anderen Seite, wenn die Distanz zwischen zwei benachbarten Inseln größer ist als 8 μm, kann die Lichtstreuung reduziert werden.
Weil die hergestellte transparente Elektrodenschicht 120 wie oben beschrieben eine Lichtdurchlässigkeit von monochromatischem Licht, die durch die erste Elektrodenschicht 122, die zwischen den vielen Inseln freigelegt ist, verbessert ist, als auch eine Lichtstreuung, die durch die zweite Elektrodenschicht 124, die auf der ersten Elektrodenschicht 122 gebildet ist, vergrößert ist, bietet, kann ein Dünnschicht-Solarzellenmodul, das die vorangehende transparente Elektrodenschicht 120 aufweist, eine erhöhte Effizienz basierend auf der verbesserten Streuung und Lichtdurchlässigkeit bieten.
Indes kann eine Schutzschicht auf einer Oberseite der ersten Elektrodenschicht, die zwischen den vielen Inseln freigelegt ist, bereitgestellt werden, um die freiliegende erste Elektrodenschicht 122 in weiteren Prozessen zu schützen. Die Schutzschicht kann unter Verwendung von, zum Beispiel, Zinkoxid gebildet werden. In Anbetracht der Lichtdurchlässigkeit weist eine Dicke der Schutzschicht ebenfalls vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, nicht mehr als wenige 10 nm auf.
Im Anschluss daran kann, wie in 6 gezeigt ist, die transparente Elektrodenschicht 120 des Weiteren eine fotoelektrische Konvertierungsschicht 130, eine hintere Elektrodenschicht 140, einen Versiegelungsfilm 150 und ein hinteres Substrat 160, die aufeinanderfolgend darauf laminiert sind, aufweisen, wodurch das Solarzellenmodul 100 komplettiert wird.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann sich monochromatisches Licht auf Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenband oder -bereich beziehen, wobei solch ein Band oder Bereich 100 nm oder weniger sein kann.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt eine transparente Elektrodenschicht eine erste Elektrodenschicht, die aus Zinnoxid gemacht ist, und eine Vielzahl von Inseln, die aus Zinkoxid gemacht sind und auf der ersten Elektrodenschicht gebildet sind, ein, um die Lichtdurchlässigkeit für monochromatisches Licht und die Lichtstreuung zu verbessern, wodurch die Effizienz eines Dünnschicht-Solarzellenmoduls, das die transparente Elektrodenschicht aufweist, erhöht wird.
Während die vorliegende Erfindung insbesondere mit Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen davon gezeigt und beschrieben wurde, werden diese Ausführungsformen nur für illustrative Zwecke vorgeschlagen und grenzen die vorliegende Erfindung nicht ein. Es ist für Fachleute selbstverständlich, dass eine Auswahl von Modifikationen und Variationen gemacht werden können, ohne von der Idee und dem Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die angefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen. Des Weiteren sollten solche Modifikationen und Variationen nicht unabhängig von der technischen Idee oder Perspektive der vorliegenden Erfindung verstanden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2010-0132767 [0001]

Claims

Ein Solarzellenmodul umfassend: ein Substrat; und eine transparente Elektrodenschicht, wobei die transparente Elektrodenschicht umfasst: eine erste Elektrodenschicht, die auf dem Substrat vorgesehen ist, und eine zweite Elektrodenschicht, die auf der ersten Elektrodenschicht vorgesehen ist, wobei die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind und die zweite Elektrodenschicht auf Teilen der ersten Elektrodenschicht lokal gebildet ist.
Das Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Elektrodenschicht von einer Mehrzahl Inseln auf der ersten Elektrodenschicht gebildet ist, und Teile einer Oberseite der ersten Elektrodenschicht zwischen den mehreren Inseln zugänglich sind.
Das Solarzellenmodul gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Elektrodenschicht aus Zinnoxid gefertigt ist.
Das Solarzellenmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Elektrodenschicht aus Zinkoxid gefertigt ist.
Das Solarzellenmodul gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei ein Abstand zwischen zwei benachbarten der mehreren Inseln im Bereich von 0,5 bis 3 μm liegt.
Das Solarzellenmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Dicke der ersten Elektrodenschicht im Bereich von 100 bis 800 nm liegt.
Das Solarzellenmodul gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, das des Weiteren eine Schutzschicht umfasst, die auf einer Oberseite der ersten Elektrodenschicht, die zwischen den mehreren Inseln zugänglich ist, vorgesehen ist.
Das Solarzellenmodul gemäß Anspruch 7, wobei die Schutzschicht aus Zinkoxid gefertigt ist.
Das Solarzellenmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, das des Weiteren eine fotoelektrische Konvertierungsschicht, eine hintere Elektrodenschicht, einen Dichtfilm und ein hinteres Substrat umfasst, die aufeinanderfolgend über der transparenten Elektrodenschicht angeordnet sind.
Das Solarzellenmodul gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Oberseite der ersten Elektrodenschicht glatt und eben ist.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnschicht-Solarzellenmoduls, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer transparenten Elektrodenschicht auf einem Substrat, wobei das Bilden der transparenten Elektrodenschicht einschließt: Erstellen einer ersten Elektrodenschicht auf dem Substrat; Erstellen einer zweiten Elektrodenschicht auf der ersten Elektrodenschicht; und Ätzen der zweiten Elektrodenschicht, wobei die erste Elektrodenschicht und die zweite Elektrodenschicht unter Verwendung unterschiedlicher Materialien gebildet werden, und die zweite Elektrodenschicht auf Teilen der ersten Elektrodenschicht lokal durch das Ätzen gebildet wird.
Das Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei die zweite Elektrodenschicht von einer Mehrzahl Inseln gebildet ist, und Teile einer Oberseite der ersten Elektrodenschicht zwischen den mehreren Inseln zugänglich sind.
Das Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die zweite Elektrodenschicht eine Dicke von 100 bis 800 nm aufweist.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die erste Elektrodenschicht aus Zinnoxid gebildet wird.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die zweite Elektrodenschicht aus Zinkoxid gebildet wird.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Ätzen durch Nassätzen der zweiten Elektrodenschicht unter Verwendung einer Säure durchgeführt wird.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei ein Abstand zwischen zwei benachbarten Inseln der mehreren Inseln im Bereich von 0,5 bis 3 μm liegt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 17, das des Weiteren das Erstellen einer Schutzschicht auf der Oberseite der ersten Elektrodenschicht, die zwischen den mehreren Inseln zugänglich ist, umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 18, das des Weiteren das Erstellen einer fotoelektrischen Konvertierungsschicht, einer hinteren Elektrodenschicht, eines Dichtungsfilms und eines hinteren Substrats aufeinanderfolgend über der transparenten Elektrodenschicht umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 11 bis 19, wobei eine Oberseite der ersten Elektrodenschicht glatt und eben ist.