專利名稱：太陽能電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能電池及太陽能電池的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著能量需求的增加，積極地商品化將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的太陽能電池。為了制造這種太陽能電池，將后電極層、光吸收層和窗口層以薄膜形式順序地形成在玻璃襯底上，并且在玻璃襯底上形成柵極。然后，通過利用劃線方法將太陽能電池劃分為均勻間隔的圖案，并且將所述圖案串聯(lián)連接。當(dāng)制造太陽能電池時(shí)，通常執(zhí)行三次圖案化過程。具體地，在圖案化布置在襯底上的后電極層時(shí)，后電極層的側(cè)表面垂直于襯底。這樣，當(dāng)后電極層的側(cè)表面以線型圖案垂直于襯底時(shí)，在后電極層和形成在后電極層上的光吸收層之間的耦接部分中形成間隙或內(nèi)孔。間隙或內(nèi)孔會(huì)降低后電極層和光吸收層之間的耦接部分的表面均勻性，因此危害太陽能電池的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明提供一種太陽能電池及太陽能電池的制造方法，其防止在后電極層和光吸收層之間的耦接部分中形成間隙或內(nèi)孔，`由此提高太陽能電池的耐用性和可靠性。技術(shù)方案在一個(gè)實(shí)施例中，一種太陽能電池包括后電極層，被布置在襯底上，并且具有相對(duì)于所述襯底以一定角度傾斜的側(cè)表面；光吸收層，被布置在所述后電極層上；以及窗口層，被布置在所述光吸收層上。在另一實(shí)施例中，一種太陽能電池包括后電極層，被布置在襯底上，并且具有與所述襯底形成第一傾角的側(cè)表面；光吸收層，被布置在所述后電極層上，并且與所述襯底形成第二傾角；以及窗口層，被布置在所述光吸收層上。在另一實(shí)施例中，一種太陽能電池的制造方法包括在襯底上形成后電極；圖案化所述后電極，以形成具有相對(duì)于所述襯底以一定角度傾斜的側(cè)表面的后電極層；在所述后電極層上形成光吸收層；以及在所述光吸收層上形成窗口層。在附圖和下面的描述中描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。從說明書、附圖和權(quán)利要求中，其它特征將是顯然的。有益效果根據(jù)實(shí)施例，太陽能電池的后電極層具有傾斜的側(cè)表面，以降低在后電極層和布置在后電極層上的光吸收層之間的耦接部分中的間隙的高度。因此，降低了在后電極層和光吸收層之間的耦接部分中的間隙或內(nèi)孔的數(shù)量，并且提高了耦接部分的表面均勻性。因此，可以進(jìn)一步提高太陽能電池的耐用性和可靠性。


圖1是圖示根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池的剖視圖。圖2是圖示現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能電池的后電極層和光吸收層的剖視圖。圖3是圖示根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池的后電極層的剖視圖。圖4和5是圖示根據(jù)實(shí)施例的后電極層的斜坡長(zhǎng)度的剖視圖。圖6是圖示根據(jù)實(shí)施例的形成在后電極層上的光吸收層的剖視圖。圖7至9是圖示根據(jù)實(shí)施例的后電極層的剖視圖。圖10是圖示根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池的剖視圖。圖11至17是圖示根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池制造方法的剖視圖。
具體實(shí)施例方式在實(shí)施例的描述中，應(yīng)該理解，當(dāng)面板、線、電池、設(shè)備、表面或圖案被表述為在其它面板、線、電池、設(shè)備、表面或圖案“上”或“下”時(shí)，用語“上”和“下”包括“直接地”和“間接地”兩種含義。此外，將基于附圖描述在每個(gè)組件“上”和“下”。此外，為了進(jìn)一步理解本公開，可以夸大元件的尺寸和元件之間的相對(duì)尺寸。圖1是圖示根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池的剖視圖。參照?qǐng)D1，根據(jù)本實(shí)施例的太陽能電池包括襯底100 ;后電極層200,布置在襯底100上并且具有相對(duì)于襯底100傾斜一定角度的側(cè)表面；布置在后電極層200上的光吸收層300 ;緩沖層400 ;高阻緩沖層500 ;以及窗口層600。緩沖層400、高阻緩沖層500和窗口層600順序地形成在光吸收層300上。襯底100具有板形形狀，并且支撐后電極層200、光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500和窗口層600。襯底100可以是透明的，并且是剛性或撓性的。襯底100可以是電絕緣體。例如，襯底100可以是玻璃襯底、塑料襯底或金屬襯底。更詳細(xì)地，襯底100可以由含鈉的鈉鈣玻璃形成?；蛘撸r底100可以由諸如氧化鋁的陶瓷、不銹鋼或撓性聚合物形成。后電極層200布置在襯底100上。后電極層200是導(dǎo)電層。后電極層200可以由鑰(Mo)、金(Au)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鎢(W)和銅(Cu)中的一種形成，但不限于此。具體地，由于相比其它元素，鑰的熱膨脹系數(shù)與襯底100的差異較小，因此鑰具有與襯底的優(yōu)異的粘合性且抗剝落，并且基本滿足后電極層200要求的特性。后電極層200可以包括兩層或更多層。在此情形中，所述兩層或更多層可以由相同金屬或不同金屬形成。后電極層200被第一通槽Pl劃分為多個(gè)后電極層。第一通槽Pl不僅可以具有圖1所示的條形形狀，還可以具有矩陣形狀，但不限于此。第一通槽Pl的寬度可以在約80μπι至約200 μ m的范圍內(nèi)，但不限于此。圖2是圖示現(xiàn)有技術(shù)中的太陽能電池的后電極層230和光吸收層330的剖視圖。參照?qǐng)D2，后電極層230的側(cè)表面231垂直于襯底130。就是說，臺(tái)階部分231被布置在后電極層230和襯底130之間。然后，光 吸收層330形成在后電極層230上。此時(shí)，臺(tái)階部分231在光吸收層330和后電極層230之間的耦接部分中形成間隙或諸如內(nèi)孔的缺陷。間隙或缺陷會(huì)降低后電極層230和光吸收層330之間的耦接部分的表面均勻性，因此危害太陽能電池的耐用性和可靠性。為了消除這些限制，根據(jù)本公開，后電極層的側(cè)表面是傾斜的，以降低后電極層和光吸收層之間的耦接部分中的間隙的高度并且提高太陽能電池的表面均勻性。參照?qǐng)D3，后電極層200的側(cè)表面220是傾斜的。就是說，側(cè)表面220相對(duì)于襯底100以Θ角傾斜。后電極層200的側(cè)表面220可以朝向襯底100的上部外側(cè)傾斜。角度Θ可以在120°至約150°的范圍內(nèi)。具體地，角度Θ可以在130°至約150°的范圍內(nèi)。側(cè)表面220 的長(zhǎng)度可以取決于側(cè)表面220和襯底100之間的角度Θ。例如，側(cè)表面220的長(zhǎng)度可以在約Ιμπι至約3μπι的范圍內(nèi)，但是不限于此。側(cè)表面220的長(zhǎng)度可以為后電極層200厚度T的約1. 15倍至約2倍，但不限于此。參照?qǐng)D4，當(dāng)角度Θ為約120°時(shí)，側(cè)表面220的長(zhǎng)度可以約為厚度T的1. 15倍。在此情形中，厚度T可以在約O. 2 μ m至約1. 2 μ m的范圍內(nèi)，但是不限于此。參照?qǐng)D5，當(dāng)角度Θ為約150°時(shí)，側(cè)表面220的長(zhǎng)度可以約為厚度T的2倍。在此情形中，厚度T可以在約O. 2μπι至約1. 2μπι的范圍內(nèi)，但是不限于此。參照?qǐng)D6,光吸收層300與具有側(cè)表面220的后電極層200相一致。就是說,根據(jù)本實(shí)施例，在后電極層200和光吸收層300之間的耦接部分中的間隙的高度。因此，可以提高后電極層200和光吸收層300之間的耦接部分的表面均勻性，由此提高太陽能電池的耐用性和可靠性。盡管后電極層200的側(cè)表面220設(shè)置有如上所述的單個(gè)斜坡，但是本公開不限于此，并且因此，側(cè)表面220可以設(shè)置有如圖7至9所示的多個(gè)斜坡。在此情形中，后電極層200的側(cè)表面220具有用于使斜坡互相連接的彎曲部分。彎曲部分可以包括水平表面226或豎直表面228。參照?qǐng)D7，側(cè)表面220可以包括相對(duì)于襯底100以一定角度傾斜的第一斜坡222和第二斜坡224，并且水平表面226可以布置在第一斜坡222和第二斜坡224之間，以使它們
互相連接。第一斜坡222從襯底100的上表面向襯底100邊緣延伸，并且第二斜坡224連接到后電極層200的上表面240。水平表面226平行于襯底100,并且將第一斜坡222的末端連接到第二斜坡224的末端。朝向襯底100的外側(cè)邊緣延伸的第一斜坡222和第二斜坡224中的每個(gè)可以以一定角度傾斜。例如，第一斜坡222和第二斜坡224中的每個(gè)可以相對(duì)于襯底100以在約120°至約150°范圍內(nèi)的角度傾斜，但不限于此。此外，第一斜坡222和第二斜坡224可以相對(duì)于襯底100以相同角度或不同角度傾斜。第一斜坡222和第二斜坡224可以具有相同長(zhǎng)度或不同長(zhǎng)度。水平表面226的長(zhǎng)度可以小于第一斜坡222和第二斜坡224的長(zhǎng)度。參照?qǐng)D8，側(cè)表面220可以包括相對(duì)于襯底100以一定角度傾斜的第一斜坡222和第二斜坡224 ;以及被布置在第一斜坡222和第二斜坡224之間以使它們互相連接的豎直表面228。為此，豎直表面228可以將第一斜坡222的上端連接到第二斜坡224的下端，并且豎直表面228與襯底100垂直。豎直表面228的長(zhǎng)度可以小于第一斜坡222和第二斜坡224的長(zhǎng)度。
盡管水平表面226和豎直表面228如上所述地將第一斜坡222連接到第二斜坡224，但是實(shí)施例不限于此，并且因此，可以以不同角度設(shè)置彎曲部分。如上所述，當(dāng)側(cè)表面220設(shè)置有多個(gè)斜坡時(shí)，側(cè)表面220可以相對(duì)于襯底100更加平緩地傾斜。因此，可以降低在后電極層200和光吸收層300之間的耦接部分中的間隙的高度，并且可以提高后電極層200和光吸收層300之間的耦接部分的表面均勻性。或者，參照?qǐng)D9，后電極層200的側(cè)表面220可以具有從襯底100的露出部分開始的長(zhǎng)度L。例如，長(zhǎng)度L可以在約Ιμπ 至約3μπ 的范圍內(nèi)。如果側(cè)表面220覆蓋太寬的區(qū)域，則后電極層200的上表面240縮短，從而使得后電極層200的平均厚度太小而不能用作電極。反之，如果側(cè)表面220覆蓋太窄的區(qū)域，則包括側(cè)表面220的部分會(huì)太小而不能在后電極層200上均勻地形成光吸收層300。因此，側(cè)表面220可以包括在后電極層200上部的豎直部分260，以將斜坡連接到后電極層200的上表面240。在此情形中，可以設(shè)置多個(gè)側(cè)表面220的斜坡。如上所述，側(cè)表面220具有傾斜的平面形狀，但是不限于此。就是說，側(cè)表面220可以具有曲面形狀。光吸收層300被布置在后電極層200上。光吸收層300包括1-1I1-VI族化合物。例如，光吸收層300可以具有基于銅銦鎵硒(Cu (In，Ga) Se2 ;基于CIGS)的晶體結(jié)構(gòu)、基于銅銦硒的晶體結(jié)構(gòu)或基于銅鎵硒的晶體結(jié)構(gòu)。緩沖層400被布置在光吸收層300上。緩沖層400可以用作減小光吸收層300和稍后描述的窗口層600之間的能帶隙差異的緩沖部。緩沖層400包括 硫化鎘、ZnS、InxSy和InxSeYZn (O, 0H)。緩沖層400的厚度可以在約50nm至約150nm之間，并且能帶隙可以在約2. 2eV至約2. 4eV的范圍內(nèi)。高阻緩沖層500被布置在緩沖層400上。高阻緩沖層500具有高電阻，從而與窗口層600絕緣并抗沖擊。高阻緩沖層500可以由本征氧化鋅(1-ZnO)形成。高阻緩沖層500的能帶隙可以在約3.1eV至約3. 3eV的范圍內(nèi)?？梢允∪ジ咦杈彌_層500。光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500包括第二通槽P2。就是說，第二通槽P2可以穿過光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500。通過第二通槽P2部分地露出后電極層200。第二通槽P2的寬度可以在約80 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)，但不限于此。第二通槽P2可以填充有用于形成窗口層600的材料，由此形成連接線310。連接線310可以將窗口層600電連接到后電極層200。窗口層600由透光和導(dǎo)電材料形成。窗口層600可以具有η型半導(dǎo)體的特性。在此情形中，窗口層600與緩沖層400 —起形成η型半導(dǎo)體層，以便與光吸收層300 (即ρ型半導(dǎo)體層)形成ρη結(jié)。例如，窗口層600可以由摻雜鋁的氧化鋅(AZO)形成。窗口層600的厚度可以在約IOOnm至約500nm的范圍內(nèi)。光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500和窗口層600包括第三通槽P3。就是說，第三通槽P3可以穿過光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500和窗口層600。通過第三通槽P3部分地露出后電極層200。第三通槽P3的寬度可以在約80 μ m至約200 μ m的范圍內(nèi)，但不限于此。參照?qǐng)D10，在根據(jù)另一實(shí)施例的太陽能電池中，通過利用具有傾斜的側(cè)表面220的后電極層200，沉積在后電極層200上的光吸收層300可以與襯底100形成傾角。就是說，根據(jù)本實(shí)施例的太陽能電池包括后電極層200，被布置在襯底100上，并且具有與襯底100形成第一傾角θ I的側(cè)表面220 ;光吸收層300,被布置在后電極層200上,并且與襯底100形成第二傾角Θ 2 ;以及被布置在光吸收層300上的窗口層600。窗口層600與襯底100形成第三傾角θ3。就是說，通過利用具有以第一傾角Q1傾斜的側(cè)表面220的后電極層200,光吸收層300和窗口層600都可以相對(duì)于襯底100傾斜。第二傾角θ2大于第一傾角θ1()第三傾角θ3大于第二傾角θ2。就是說，隨著距襯底100的高度增加，與襯底100所成傾角可以增大，但本公開不限于此。例如，第一傾角9工可以在約120°至約150°的范圍內(nèi)，但不限于此。下面，將成參照 附圖描述根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池制造方法。圖11至17是圖示根據(jù)實(shí)施例的太陽能電池制造方法的剖視圖。對(duì)方法的描述涉及對(duì)太陽能電池的以上描述。對(duì)太陽能電池的以上描述基本合并到對(duì)方法的描述中。參照?qǐng)D11至14，后電極210形成在襯底100上，并且被圖案化以形成相對(duì)于襯底100以一定角度傾斜的側(cè)表面220?？梢酝ㄟ^物理氣相沉積(PVD)或電鍍形成后電極210?？梢栽谝r底100和后電極層200之間布置擴(kuò)散阻擋層。可以利用采用傾斜蝕刻(inclination etching)的任意類型方法來圖案化后電極210。例如，可以利用諸如使用掩模的濕蝕刻過程、使用等離子體的干蝕刻過程或激光過程的各種方法來圖案化后電極210。當(dāng)使用激光過程時(shí)，后電極210可以順序地熔化，改變激光束的形狀，從而易于使側(cè)表面220傾斜。圖12至14是圖示通過利用掩模的濕蝕刻過程圖案化后電極210的方法的剖視圖。參照?qǐng)D12，在后電極210上形成包括開口 M’的掩模圖案M，并且利用濕蝕刻溶液蝕刻后電極210。濕蝕刻溶液可以是Mo蝕刻劑。在一定時(shí)間之后，如圖13所示，在后電極210的通過掩模圖案M的開口 M’露出的部分中形成凹陷圖案。此時(shí)，可以不僅沿襯底100的垂直方向還沿襯底100的平行方向蝕刻后電極210的通過開口 M’露出的部分。參照?qǐng)D14，執(zhí)行濕蝕刻過程一定時(shí)間，由此完成形成第一通槽Pl的第一圖案化過程。就是說，執(zhí)行第一圖案化過程以部分地露出襯底100，并且使側(cè)表面220相對(duì)于襯底100傾斜?？梢詧?zhí)行若干次濕蝕刻過程或干蝕刻過程，以提供具有如圖7至9所示的多個(gè)斜坡的后電極層200。接著，參照?qǐng)D15，在后電極層200上順序地形成光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500。光吸收層300可以由1-1I1-VI族化合物形成。更詳細(xì)地，光吸收層300可以包括基于銅銦鎵硒(Cu (In，Ga) Se2 ;基于CIGS)的化合物?；蛘吖馕諏?00可以包括基于銅銦硒(CuInSe2;基于CIS)的化合物或基于銅鎵硒的(CuGaSe2;基于CGS)的化合物。例如，可以利用銅靶、銦靶和鎵靶在后電極層200上形成基于CIG的金屬前驅(qū)膜，以在后電極層200上形成光吸收層300。之后，基于CIG的金屬前驅(qū)膜通過硒化過程與硒(Se)反應(yīng)以形成作為光吸收層300的基于CIGS的光吸收層?；蛘撸梢酝ㄟ^共蒸發(fā)法由銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)和硒(Se)形成光吸收層300。可以通過利用化學(xué)浴沉積法(CBD)在光吸收層300上沉積硫化鎘來形成緩沖層400。在緩沖層400上形成高阻緩沖層500。高阻緩沖層500包括本征氧化鋅(i_ZnO)。高阻緩沖層500的能帶隙可以在約3.1eV至約3. 3eV的范圍內(nèi)。可以省去高阻緩沖層500。接著，參照?qǐng)D16，執(zhí)行第二圖案化過程以在光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500中形成第二通槽P2。第二通槽P2與第一通槽Pl間隔一定距離?？梢岳脵C(jī)械方法或激光輻射方法形成第 二通槽P2。例如，可以通過劃線過程形成第二通槽P2。第二通槽P2形成為不與歐姆層800相對(duì)應(yīng)。參照?qǐng)D17，在高阻緩沖層500上形成窗口層600。可以通過在高阻緩沖層500上沉積導(dǎo)電透明材料來形成窗口層600。此時(shí)，第二通槽P2可以填充有透明材料以形成連接線310。連接線310可以將窗口層600電連接到后電極層200。之后，執(zhí)行第三圖案化過程以形成穿過光吸收層300、緩沖層400、高阻緩沖層500和窗口層600的第三通槽P3。第三通槽P3與第二通槽P2間隔一定距離。第三通槽P3限定包括后電極層200、光吸收層300、緩沖層400和高阻緩沖層500的太陽能電池島C1、C2和C3。就是說，太陽能電池島C1、C2和C3通過第三通槽P3而分離?？梢岳脵C(jī)械方法或激光輻射方法形成第三通槽P3，由此露出后電極層200的上表面。盡管已經(jīng)參照本公開的一些示例性實(shí)施例描述了本公開，但是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以推導(dǎo)出的許多其它改進(jìn)和實(shí)施例將落在本公開原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本公開、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以對(duì)所討論的組合排列的組成部件和/或排列方式進(jìn)行各種變型和改進(jìn)。除了對(duì)組成部件和/或排列方式進(jìn)行變型和改進(jìn)之外，替換使用對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說也是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池，包括 后電極層，被布置在襯底上，并且具有相對(duì)于所述襯底以一定角度傾斜的側(cè)表面； 光吸收層，被布置在所述后電極層上；以及 窗口層，被布置在所述光吸收層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述一定角度在約120°到約150°的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述后電極層的所述側(cè)表面包括平面和曲面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述后電極層的所述側(cè)表面的長(zhǎng)度在Ιμπι至3μηι的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述后電極層的所述側(cè)表面包括斜坡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池，其中，所述后電極層的所述側(cè)表面包括彎曲部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池，其中，由所述斜坡和所述襯底形成的角度互不相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽能電池，其中，所述斜坡包括垂直于所述襯底的表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，所述后電極層的所述側(cè)表面朝向所述襯底的上部外側(cè)傾斜。
10.一種太陽能電池，包括 后電極層，被布置在襯底上，并且具有與所述襯底形成第一傾角的側(cè)表面； 光吸收層，被布置在所述后電極層上，并且與所述襯底形成第二傾角；以及 窗口層，被布置在所述光吸收層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池，其中，所述第一傾角在約120°至約150°的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池，其中，所述窗口層與所述襯底形成第三傾角。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池，其中，所述第一傾角小于所述第二傾角，并且所述第二傾角小于所述第三傾角。
14.一種太陽能電池的制造方法，包括 在襯底上形成后電極； 圖案化所述后電極，以形成具有相對(duì)于所述襯底以一定角度傾斜的側(cè)表面的后電極層； 在所述后電極層上形成光吸收層；以及 在所述光吸收層上形成窗口層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述一定角度在約120°至約150°的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，形成所述后電極層的步驟包括 在所述后電極上形成包括開口的掩模；以及 通過傾斜蝕刻利用蝕刻溶液來蝕刻所述后電極的通過所述開口露出的部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述后電極被圖案化以露出所述襯底的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述后電極層的所述側(cè)表面從所述襯底的被露出的部分開始延伸一定距離。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述一定距離在約Iμ m至約3 μ m的范圍內(nèi)。
全文摘要
提供一種太陽能電池，包括后電極層，被布置在襯底上，并且具有相對(duì)于所述襯底以一定角度傾斜的側(cè)表面；光吸收層，被布置在所述后電極層上；以及窗口層，被布置在所述光吸收層上。
文檔編號(hào)H01L31/0216GK103069577SQ201180040754
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者李東根 申請(qǐng)人:Lg伊諾特有限公司