TWI405342B - The structure and production method of solar cell - Google Patents

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Description

太陽能電池之結構與製作方法
本發明係有關太陽能電池之構造與製作方法，尤其是該太陽能電池具有一底部單元以一及頂部單元，用以同時吸收由太陽能電池構件下層入射的光線(室內光線)與由太陽能電池構件上層入射的光線(室外光線)，來增加輸出效率。
所謂“太陽能電池”，係為一種將光的能量轉換為電能的光學元件。太陽能電池的種類繁多，依材料種類來區分大致可分為矽基材料太陽能電池以及多化合物太陽能電池。
請參考美國專利發明公告號6,410,843的太陽能電池模組(Solar cell module)，在此僅作一般結構與功能之描述。參閱第一圖，習知技術之太陽能電池結構示意圖，該太陽能電池1包含複數個太陽能晶片100、一前表面部分120、一背表面部分130、一邊框110以及一密封材料105，其中光線L1由該前表面部分120射入經過該等太陽能晶片100之間的間隙至該背表面部份之上表面132，在經由該上表面132反射光線L2至該等太陽能晶片100，讓該等太陽能晶片100產生輸出功率。
然而習知技術中太陽能電池係由太陽能晶片100之間的間隙大小控制反射光量，但同樣地也侷限了實際有效能產生電能的面積，使得該等太陽能晶片100產生的輸出功率有限，而該等太陽能晶片100之間需具一定間距，使得該太陽能電池需佔據較大的空間，且需要複數個太陽能晶片100，也造成大陽能電池需要較高的製作成本。
本發明之主要目的在提供一種太陽能電池結構，係依序由上而下包含底部單元、頂部單元以及保護單元，該底部單元由下往上依序包括第一基板、第一透明導電薄膜、第一本質(intrinsic)型氧化鋅(i-ZnO)層、第一緩衝層、第一吸收層、第一鉬薄膜層以及絕緣層。該頂部單元由下往上依序包括第二鉬薄膜層、第二吸收層、第二緩衝層、第二i-ZnO層以及第二透明導電薄膜。該保護單元由下往上依序包括抗反射薄膜(anti-reflectance coating)、乙烯醋酸乙烯脂(EVA)膜層、上玻璃以及。
本發明之另一目的在提供一種太陽能電池之製作方法，係包含濺鍍第一透明導電薄膜於第一基板上，並將第一i-ZnO層濺鍍於該第一透明導電薄膜上，再將第一緩衝層沉積於該第一i-ZnO層上，接著，蒸鍍第一吸收層於該第一緩衝層上，並將第一鉬薄膜層濺鍍於該第一吸收層上，再濺鍍絕緣層於該第一鉬薄膜層上。然後，濺鍍第二鉬薄膜層於該絕緣層上，並將第二吸收層蒸鍍於該第二鉬薄膜層上，再於該第二吸收層上沉積一第二緩衝層。最後，濺鍍第二i-ZnO層於該第二緩衝層上，並將第二透明導電薄膜濺鍍於該第二i-ZnO層上，並依序由下往上覆蓋抗反射薄膜、乙烯醋酸乙烯脂膜層以及上玻璃。
本發明之太陽能電池可藉由底部單元的第一吸收層來吸收由上述太陽能電池構件下層所射入的光線(室內的光線)以及該頂部單元的第二吸收層來吸收由上述太陽能電池構件上層所射入的光線(室外的光線)，使得本發明的太陽能電池可擁有優於一般太陽能電池的輸出效率以及功率密度，且相對於習知的太陽能電池較不佔空間，因而可使製作太陽能電池的成本降低。
以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
參閱第二圖，本發明之第一實施例示意圖，該太陽能電池2由下往上依序包括底部單元5、頂部單元7以及保護單元9。該底部單元5由下往上依序包括一第一基板10、一第一透明導電薄膜12、一第一本質(intrinsic)型氧化鋅(i-ZnO)層14、一第一緩衝層16、一第一吸收層18、一第一鉬薄膜層20以及一絕緣層24。
該第一透明導電薄膜12可為鋁氧化鋅(AZO)，該第一吸收層18為I-III-VI族化合物，且該I-III-VI族化合物包括銅銦鎵硒(CIGS)、銅鎵硒(CGS)、銅銦硒(CIS)、銀銦鎵硒(AIGS)的其中之一，以及該第一緩衝層16為一II-VI族化合物，且該II-VI族化合物包括二硒化銦(InSe2)、硫化鎘(CdS)以及硫化鋅(ZnS)的其中之一。
該頂部單元7係堆疊於該底部單元5上，且由下往上依序包括一第二鉬薄膜層28、一第二吸收層38、一第二緩衝層36、一第二i-ZnO層34以及一第二透明導電薄膜32。
該第二透明導電薄膜32可為鋁氧化鋅(AZO)，該第二吸收層38為I-III-VI族化合物，且該I-III-VI族化合物包括銅銦鎵硒(CIGS)、銅鎵硒(CGS)、銅銦硒(CIS)、銀銦鎵硒(AIGS)的其中之一，以及該第二緩衝層36為一II-VI族化合物，且該II-VI族化合物包括二硒化銦(InSe2)、硫化鎘(CdS)以及硫化鋅(ZnS)的其中之一。
該保護單元9係堆疊於該頂部單元5上，並由下往上依序包括一抗反射薄膜(anti-reflectance coating)40、一乙烯醋酸乙烯脂(EVA)膜層42以及一上玻璃30。
該抗反射薄膜40可為氟化鎂(MgF2 )。
參閱第三圖，本發明第二實施例之示意圖。此實施例中的太陽能電池3除了去除掉第一實施例中的絕緣層24以及第二鉬薄膜層28之外，其他結構均與第一實施例相同。
參閱第四圖，本發明第三實施例之示意圖。此實施例中的太陽能電池4除了用一含銀鉬薄膜層22取代第一實施例中的第一鉬薄膜層20、絕緣層24以及第二鉬薄膜層28之外，其他結構均與第一實施例相同。
本發明進一步包括太陽能電池製作方法，用以製作第二圖中之第一實施例的太陽能電池2。該製作方法由下而上依序製作出底部單元5、頂部單元7以及保護單元9。
首先，濺鍍第一透明導電薄膜12於該第一基板上10，並將第一i-ZnO層14濺鍍於該第一透明導電薄膜12上，再將第一緩衝層16沉積於該第一i-ZnO層上。接著，蒸鍍第一吸收層18於該第一緩衝層16上，並將一第一鉬薄膜層20濺鍍於該第一吸收層16上，再濺鍍一絕緣層24於該第一鉬薄膜層20上，用以製作出該底部單元5。
接著，濺鍍第二鉬薄膜層28於該底部單元5的絕緣層24上，並將第二吸收層38蒸鍍於該第二鉬薄膜層28上，然後於該第二吸收層38上沉積一第二緩衝層36，再濺鍍第二i-ZnO層34於該第二緩衝層36上，並將一第二透明導電薄膜32濺鍍於該第二i-ZnO層34上，用以形成該頂部單元7。
最後，於該頂部單元7的第二透明導電薄膜32上依序由下往上覆蓋一抗反射薄膜40、一乙烯醋酸乙烯脂膜層42以及一上玻璃30，用以完成該保護單元9。藉由上述製作步驟來形成第一實施例中的太陽能電池2。
形成該第一緩衝層16與該第二緩衝層36之方式包括化學浴沉積法、濺鍍法以及化學氣相沉積法的其中之一，形成該第一透明導電薄膜12與第二透明導電薄膜32之方式包括濺鍍法以及化學氣相沉積法的其中之一，以及形成該第一吸收層18與第二吸收層38之方式包括蒸鍍法以及濺鍍硒化法的其中之一。
第二實施例中太陽電池3之製作方法，係於該第一鉬薄膜層20上直接蒸鍍該第二吸收層38，其他製作方法均與第一實施例之製作方法相同。
第三實施例中太陽電池4之製作方法，除了用該含銀鉬薄膜層22來取代第一鉬薄膜層20濺鍍於該第一吸收層16上，其他製作方法均與第二實施例之製作方法相同。
由於本發明的太陽能電池皆具有底部單元以及頂部單元，可藉由該底部單元的第一吸收層來吸收室內的光線以及該頂部單元的第二吸收層來吸收室外的光線，因此，本發明的太陽能電池相對於一般太陽能電池較不佔空間，且擁有優於一般太陽能電池的輸出效率以及功率密度，因而可使製作太陽能電池的成本降低。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
1．．．太陽能電池
2．．．太陽能電池
3．．．太陽能電池
4．．．太陽能電池
5．．．底部單元
7．．．頂部單元
9．．．保護單元
10．．．第一基板
12．．．第一透明導電薄膜
14．．．第一i型氧化鋅(i-ZnO)層
16．．．第一緩衝層
18．．．第一吸收層
20．．．第一鉬薄膜層
22．．．含銀鉬薄膜層
24．．．絕緣層
28．．．第二鉬薄膜層
30．．．上玻璃
32．．．第二透明導電薄膜
34．．．第二i型氧化鋅(i-ZnO)層
36．．．第二緩衝層
38．．．第二吸收層
40．．．抗反射薄膜(anti-reflectance coating)
42．．．乙烯醋酸乙烯脂(EVA)膜層
100．．．太陽能晶片
105．．．密封材料
110．．．邊框
120．．．前表面部分
130．．．背表面部分
132．．．上表面
L1．．．光線
L2．．．反射光線
第一圖為習知技術之太陽能電池結構示意圖。
第二圖為本發明之第一實施例示意圖。
第三圖為本發明之第二實施例示意圖。
第四圖為本發明之第三實施例示意圖。
2．．．太陽能電池
5．．．底部單元
7．．．頂部單元
9．．．保護單元
10．．．第一基板
12．．．第一透明導電薄膜
14．．．第一i型氧化鋅(i-ZnO)層
16．．．第一緩衝層
18．．．第一吸收層
20．．．第一鉬薄膜層
24．．．絕緣層
28．．．第二鉬薄膜層
30．．．上玻璃
32．．．第二透明導電薄膜
34．．．第二i型氧化鋅(i-ZnO)層
36．．．第二緩衝層
38．．．第二吸收層
40．．．抗反射薄膜(anti-reflectance coating)
42．．．乙烯醋酸乙烯脂(EVA)膜層

Claims (24)

  1. 一種太陽能電池結構，包括：一底部單元，係包含一第一基板、一第一透明導電薄膜、一第一本質型氧化鋅層、一第一緩衝層、一第一吸收層以及一第一鉬薄膜層，且該第一基板、該第一透明導電薄膜、該第一本質型氧化鋅層、該第一緩衝層、該第一吸收層以及該第一鉬薄膜層係依序由下往上堆疊；一頂部單元，係堆疊於該底部單元上，並包括一第二吸收層、一第二緩衝層、一第二本質型氧化鋅層以及一第二透明導電薄膜，且該第二吸收層、該第二緩衝層、該第二本質型氧化鋅層以及該第二透明導電薄膜係依序由下往上堆疊；以及一保護單元，係堆疊於該頂部單元上，並包括一抗反射薄膜(anti-reflectance coating)、一乙烯醋酸乙烯脂(EVA)膜層以及一上玻璃，且該抗反射薄膜、該乙烯醋酸乙烯脂膜層以及該上玻璃係依序由下往上堆疊。
  2. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構，其中該第一吸收層為一I-III-VI族化合物，該I-III-VI族化合物包括銅銦鎵硒(CIGS)、銅鎵硒(CGS)、銅銦硒(CIS)、銀銦鎵硒(AIGS)的其中之一。
  3. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構，其中該第二吸收層為一I-III-VI族化合物，該I-III-VI族化合物包括銅銦鎵硒(CIGS)、銅鎵硒(CGS)、銅銦硒(CIS)、銀銦鎵硒(AIGS)的其中之一。
  4. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構，其中該第一緩衝層為一II-VI族化合物，該II-VI族化合物包括二硒化銦(InSe2)、硫化鎘(CdS)以及硫化鋅(ZnS)的其中之一。
  5. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構，其中該第二緩衝層為一II-VI族化合物，該II-VI族化合物包括二硒化銦、硫化鎘以及硫化鋅的其中之一。
  6. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構，其中該抗反射薄膜包括氟化鎂(MgF2 )。
  7. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構，其中該第一透明導電薄膜包括鋁氧化鋅(AZO)。
  8. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構，其中該第二透明導電薄膜包括鋁氧化鋅。
  9. 依據申請專利範圍第1項所述之太陽能電池結構，其中該第一鉬薄膜層包括鉬薄膜層以及含銀鉬薄膜層的其中之一。
  10. 一種太陽能電池製作方法，包括：濺鍍一第一透明導電薄膜於一第一基板上，並將一第一i-ZnO層濺鍍於該第一透明導電薄膜上，再將一第一緩衝層沉積於該第一i-ZnO層上；蒸鍍一第一吸收層於該第一緩衝層上，並將一第一鉬薄膜層濺鍍於該第一吸收層上；將一第二吸收層蒸鍍於該第一鉬薄膜層上，再於該第二吸收層上沉積一第二緩衝層；以及濺鍍一第二i-ZnO層於該第二緩衝層上，並將一第二透明導電薄膜濺鍍於該第二i-ZnO層上，並依序由下往上覆蓋一抗反射薄膜、一乙烯醋酸乙烯脂膜層以及一上玻璃。
  11. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第一吸收層為一I-III-VI族化合物，該I-III-VI族化合物包括銅銦鎵硒(CIGS)、銅鎵硒(CGS)、銅銦硒(CIS)、銀銦鎵硒(AIGS)的其中之一。
  12. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第二吸收層為一I-III-VI族化合物，該I-III-VI族化合物包括銅銦鎵硒(CIGS)、銅鎵硒(CGS)、銅銦硒(CIS)、銀銦鎵硒(AIGS)的其中之一。
  13. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第一緩衝層為一II-VI族化合物，該II-VI族化合物包括二硒化銦、硫化鎘以及硫化鋅的其中之一。
  14. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第二緩衝層為一II-VI族化合物，該II-VI族化合物包括二硒化銦、硫化鎘以及硫化鋅的其中之一。
  15. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該抗反射薄膜包括氟化鎂。
  16. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第一緩衝層之形成方式包括化學水浴沉積法、濺鍍法以及化學氣相沉積法的其中之一。
  17. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第二緩衝層之形成方式包括化學水浴沉積法、濺鍍法以及化學氣相沉積法的其中之一。
  18. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第一透明導電薄膜包括鋁氧化鋅。
  19. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第一透明導電薄膜之形成方式包括濺鍍法以及化學氣相沉積法的其中之一。
  20. 依據申請專利範圍第10項所述之銅銦鎵硒太陽能電池製作方法，其中該第二透明導電薄膜包括鋁氧化鋅。
  21. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其 中該第二透明導電薄膜之形成方式包括濺鍍法以及化學氣相沉積法的其中之一。
  22. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第一吸收層之形成方式包括蒸鍍法以及濺鍍硒化法的其中之一。
  23. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第二吸收層之形成方式包括蒸鍍法以及濺鍍硒化法的其中之一。
  24. 依據申請專利範圍第10項所述之太陽能電池製作方法，其中該第一鉬薄膜層包括鉬薄膜層以及含銀鉬薄膜層的其中之一。
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