太陽能電池及其制造方法
【專利摘要】一種太陽能電池和一種制造太陽能電池的方法。太陽能電池包括：基底；第一電極層，位于基底上；光吸收層，位于第一電極層上；合金層，位于第一電極層與光吸收層之間；緩沖層，位于光吸收層上；第一通孔，形成為穿過緩沖層、光吸收層、合金層和第一電極層直至基底；以及絕緣阻擋件，位于第一通孔的至少一部分中。
【專利說明】太陽能電池及其制造方法
[0001]本申請要求在美國專利商標局于2012年11月7日提交的第61/723，666號美國臨時申請以及于2013年3月14日提交的第13/828,851號美國非臨時申請的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，它們的全部內(nèi)容通過引用包含于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明的實施例的方面涉及一種太陽能電池。
【背景技術(shù)】
[0003]由于對能量的需求增加，因此近來對將太陽光能量轉(zhuǎn)換為電能的太陽能電池的需求增加。太陽能電池是清潔能源，其利用作為無限能源的太陽光產(chǎn)生電。近年來，太陽能電池由于高的工業(yè)增長率而已經(jīng)受到公眾矚目。
[0004]銅-銦-鎵_( 二)硒化物(CIGS)太陽能電池是可以實現(xiàn)為薄膜并且不使用硅
(Si)的太陽能電池。因此，期望CIGS太陽能電池將通過降低太陽能電池的生產(chǎn)成本在太陽光能量用途的發(fā)展中起到重要作用。此外，已知的是，由于CIGS太陽能電池是熱穩(wěn)定的，所以隨著時間流逝，幾乎不存在效率的降低。因此，已經(jīng)進行各種研究來提高CIGS太陽能電池的發(fā)電能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明實施例的一方面，太陽能電池具有新型結(jié)構(gòu)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，太陽能電池具有提高的發(fā)電效率。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的實施例，太陽能電池包括:基底；第一電極層，位于基底上；光吸收層，位于第一電極層上；合金層，位于第一電極層與光吸收層之間；緩沖層，位于光吸收層上；第一通孔，形成為穿過緩沖層、光吸收層、合金層和第一電極層直至基底；以及絕緣阻擋件，位于第一通孔的至少一部分中。
[0008]絕緣阻擋件可以包括Si02、SiOy、SiNjP SiON中的至少一種，其中，y和z是自然數(shù)。
[0009]絕緣阻擋件的界面可以與緩沖層的同絕緣阻擋件的所述界面相鄰的界面并行地形成。
[0010]太陽能電池還可以包括從基底擴散到光吸收層中的堿金屬元素，光吸收層包括CIGS化合物。
[0011]絕緣阻擋件可以填充第一通孔。
[0012]太陽能電池還可以包括位于緩沖層上的第二電極層。
[0013]在一個實施例中，太陽能電池還可以包括第二通孔，第二通孔形成為穿過緩沖層和光吸收層直至合金層，第二通孔沿第一方向與第一通孔分隔開，第二電極層通過第二通孔接觸合金層。
[0014]太陽能電池還可以包括第三通孔，第三通孔可以形成為穿過第二電極層、緩沖層、光吸收層和合金層直至第一電極層，第三通孔沿第一方向與第二通孔分隔開。
[0015]太陽能電池還可以包括第二通孔，第二通孔可以形成為穿過第二電極層、緩沖層、光吸收層和合金層直至第一電極層，第二通孔沿第一方向與第一通孔分隔開。
[0016]絕緣阻擋件可以部分地填充第一通孔，并且第二電極層可以填充第一通孔的剩余部分。
[0017]絕緣阻擋件可以位于第一通孔的第一側(cè)，填充第一通孔的剩余部分的第二電極層可以位于第一通孔的第二側(cè)，第二側(cè)沿第一方向與第一側(cè)分隔開。
[0018]限定第一通孔的內(nèi)表面的至少一部分可以相對于基底的表面傾斜。
[0019]限定第一通孔的內(nèi)表面的所述至少一部分可以相對于基底的表面以30度至60度的角度傾斜。
[0020]第一通孔的與基底相鄰的部分的寬度可以是第一通孔的與緩沖層形成界面的另一部分的寬度的大約一半。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，制造太陽能電池的方法包括:在基底上設(shè)置第一電極層；在第一電極層上設(shè)置光吸收層；在第一電極層與光吸收層之間形成合金層；在光吸收層上設(shè)置緩沖層；以及形成穿過緩沖層、光吸收層、合金層和第一電極層直至基底的第一通孔。
[0022]所述方法還可以包括在第一通孔的至少一部分中設(shè)置絕緣阻擋件。
[0023]在一個實施例中，所述方法還包括將基底的堿金屬元素擴散到光吸收層中，在形成第一通孔之前執(zhí)行將堿金屬元素擴散到光吸收層中的步驟。
[0024]所述方法還可以包括在緩沖層上設(shè)置第二電極層。
[0025]在一個實施例中，所述方法還包括:形成穿過第二電極層、緩沖層、光吸收層和合金層直至第一電極層的第二通孔，第二通孔沿第一方向與第一通孔分隔開；以及在第一通孔的第一側(cè)中填充絕緣阻擋件并在第一通孔的第二側(cè)中填充第二電極層，第二側(cè)沿第一方向與第一側(cè)分隔開。
[0026]限定第一通孔的內(nèi)表面的至少一部分可以相對于基底的表面傾斜。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，太陽能電池包括:基底；后電極層，形成在基底上；光吸收層，形成在后電極層上；合金層，在后電極層與光吸收層之間形成在后電極層的表面上；緩沖層，形成在光吸收層上；第一通孔，通過穿過緩沖層、光吸收層、合金層和后電極層暴露基底的至少一部分；以及絕緣阻擋件，形成為覆蓋第一通孔中的至少一部分。
[0028]第一通孔可以形成為穿過緩沖層、后電極層、置于緩沖層與后電極層之間的光吸收層和合金層。
[0029]絕緣阻擋件可以通過被填充在第一通孔中形成為覆蓋基底的頂表面以及緩沖層、光吸收層、合金層和后電極層的側(cè)表面。
[0030]絕緣阻擋件的界面可以與緩沖層的相鄰于絕緣阻擋件的所述界面的界面并行地形成。
[0031]太陽能電池還可以包括沿第一方向與第一通孔分隔開的第二通孔，第二通孔可以通過穿過緩沖層和光吸收層暴露合金層的至少一部分。
[0032]太陽能電池還可以包括形成在緩沖層上的前電極層，前電極層可以通過被填充在第二通孔中形成為覆蓋合金層的頂表面以及緩沖層和光吸收層的側(cè)表面。[0033]太陽能電池還可以包括沿第一方向與第二通孔分隔開的第三通孔，第三通孔可以通過穿過前電極層、緩沖層、光吸收層和合金層暴露后電極層的至少一部分。
[0034]基底可以是包含堿金屬的玻璃基底。
[0035]基底的堿金屬可以擴散到形成在基底上的后電極層、合金層和光吸收層中。
[0036]絕緣阻擋件可以包括Si02、SiOy、SiNjP SiON中的至少一種(這里，y和z是自然數(shù))。
[0037]太陽能電池還可以包括沿第一方向與第一通孔分隔開的第三通孔，第三通孔可以通過穿過前電極層、緩沖層、光吸收層和合金層暴露后電極層的至少一部分。
[0038]第一通孔可以包括沿第一方向順序地形成為彼此相對的第一表面和第二表面。第二表面可以與第三通孔相鄰地形成，絕緣阻擋件可以覆蓋第一表面和基底的與第一表面相鄰的頂表面。
[0039]太陽能電池還可以包括形成在緩沖層上的前電極層，前電極層可以形成為覆蓋第一通孔的第二表面和基底的與第二表面相鄰的頂表面。
[0040]第一通孔的內(nèi)壁的至少一部分可以形成為傾斜的。
[0041]第一通孔可以形成為使得第一通孔的寬度沿從緩沖層指向后電極層的方向變窄，第一通孔的截面可以以梯形形狀形成。
[0042]第一通孔可以包括沿第一方向順序地形成為彼此相對的第一表面和第二表面。第二表面可以與第三通孔相鄰地形成，絕緣阻擋件可以覆蓋第一表面和基底的與第一表面相鄰的部分。
[0043]第一通孔的第一表面或第二表面可以形成為相對于基底具有30度至60度的傾斜角。
[0044]如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的一方面，提供了具有新型結(jié)構(gòu)的太陽能電池。
[0045]此外，根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，提供了具有提高的發(fā)電效率的太陽能電池。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0046]附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的一些示例性實施例，并與描述一起用于解釋本發(fā)明的方面和原理。
[0047]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池的剖視圖。
[0048]圖2A是示意性地示出堿金屬元素在根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池中擴散的狀態(tài)的剖視圖。
[0049]圖2B是示意性地示出堿金屬元素在傳統(tǒng)太陽能電池中擴散的狀態(tài)的剖視圖。
[0050]圖3A至圖3C是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的制造圖1的太陽能電池的方法的剖視圖。
[0051]圖3D是示出電流在圖1的太陽能電池中流動的狀態(tài)的示意性剖視圖。
[0052]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的制造太陽能電池的方法的流程圖。
[0053]圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的太陽能電池的剖視圖。
[0054]圖6A至圖6C是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的制造圖5的太陽能電池的方法的視圖。
[0055]圖7是示出電流在圖5的太陽能電池中流動的狀態(tài)的示意性剖視圖。[0056]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的太陽能電池的剖視圖。
[0057]圖9是在設(shè)置絕緣阻擋件之前的狀態(tài)下示出的圖8的太陽能電池的剖視圖。
【具體實施方式】
[0058]在下面的詳細描述中，簡單地通過舉例說明的方式示出并描述了本發(fā)明的某些示例性實施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到的，在所有未脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，可以以各種不同的方式修改所描述的實施例。因此，附圖和描述將被認為是本質(zhì)上的說明性而非限制性。此外，當元件被稱作“在”另一元件“上”時，它可以直接地在所述另一元件上，或者可以利用置于它們之間的一個或多個中間元件而間接地在所述另一元件上。此外，當元件被稱作“連接到”另一元件時，它可以直接地連接到所述另一元件，或者可以利用在它們之間連接的一個或多個中間元件而間接地連接到所述另一元件。這里，相似的標號指示相似的元件。
[0059]下面參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的一些示例性實施例。
[0060]圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池的剖視圖。
[0061]根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池100包括:基底110 ;后電極層120 (例如,第一電極層)，形成在基底110上；光吸收層140，形成在后電極層120上；合金層130，在后電極層120與光吸收層140之間形成在后電極層120的表面上；緩沖層160,形成在光吸收層140上；第一通孔Pla，通過穿過緩沖層160、光吸收層140、合金層130和后電極層120暴露基底110的至少一部分；以及絕緣阻擋件150，形成為覆蓋第一通孔Pla中的至少一部分。第一通孔Pla可以形成為穿過緩沖層160、后電極層120、形成在緩沖層160與后電極層120之間的光吸收層140和合金層130。在一個實施例中，前電極層170 (例如,第二電極層)可以形成在緩沖層160上。
[0062]基底110可以是玻璃基底、陶瓷基底、金屬基底、聚合物基底等。在一個實施例中，例如，基底110可以是其中包括諸如鈉(Na)、鉀(K)和銫(Cs)中的一種或多種堿金屬元素的玻璃基底。在一個實施例中，基底110可以是鈉鈣玻璃基底或高應(yīng)變點的鈉玻璃基底。
[0063]后電極層120可以由諸如金屬的導(dǎo)體制成。例如，后電極層120可以由在高溫下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性并具有高導(dǎo)電性的材料制成。可以使用與分別形成在后電極層120的底部和頂部的基底110和光吸收層140具有優(yōu)異的粘附性的材料形成后電極層120。在一個實施例中，后電極層120可以由鑰(Mo)制成。
[0064]光吸收層140可以由1-1I1-VI族基化合物半導(dǎo)體或1-11-1V-VI族基化合物半導(dǎo)體形成。這里，I族元素可以是銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)等中的任意一種，II族元素可以是鋅(Zn)、鎘(Cd)等中的任意一種。III族元素可以是銦(In)、鎵(Ga)、鋁(Al)等中的任意一種，IV族元素可以是硅(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)、鉛(Pb)等中的任意一種。VI族元素可以是硫(S)、硒(Se)、締(Te)等中的任意一種。
[0065]在一個實施例中，例如，1-1I1-VI族基化合物半導(dǎo)體可以是諸如CIS、CGS或CIGS(這里，C表示銅(Cu), I表示銦(In),G表示鎵(Ga), S表示硫(S)和硒(Se)中的一種或多種)的化合物半導(dǎo)體。1-11-1V-VI族基化合物半導(dǎo)體可以是諸如CZTS (這里，C表示銅(Cu)，Z表不鋅(Zn), T表不錫(Sn), S表不硫(S)和硒(Se)中的一種或多種)的化合物半導(dǎo)體。
[0066]合金層130形成在光吸收層140與后電極層120彼此接觸的界面處。在一個實施例中，合金層130可以通過硒化工藝形成。例如，可以通過在后電極層120上由銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)和硫(S)制成層，然后使該層與硒(Se)反應(yīng)來形成由CIGS基化合物半導(dǎo)體形成的光吸收層140。在一個實施例中，硒(Se)從光吸收層140的上表面擴散從而穿過光吸收層140，然后與后電極層120的接觸光吸收層140的表面反應(yīng)，從而形成合金層130。例如，在后電極層120由鑰(Mo)形成的情況下，合金層130可以由二硒化鑰(MoSe2)形成。
[0067]緩沖層160可以在光吸收層140上由至少一層形成。在一個實施例中，形成在緩沖層160下面的光吸收層140用作P型半導(dǎo)體，形成在緩沖層160上的前電極層170用作η型半導(dǎo)體。因此，ρ-η結(jié)可以形成在光吸收層140與前電極層170之間。在這種情況下，緩沖層160可以形成為具有在光吸收層140與前電極層170之間的中間帶隙，使得光吸收層140與前電極層170之間可能具有優(yōu)異的粘附性。例如，緩沖層160可以由硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)等制成。
[0068]前電極層170是導(dǎo)電層并可以用作η型半導(dǎo)體。在一個實施例中，例如，前電極層170可以由透明導(dǎo)電氧化物(TCO)制成。在一個實施例中，前電極層170可以由氧化鋅(ZnO)制成。
[0069]制作根據(jù)一個實施例的太陽能電池100可以包括執(zhí)行三次或更多次的圖案化工藝。根據(jù)該實施例的太陽能電池100可以包括通過圖案化工藝沿第一方向順序地形成的第一通孔Pla、第二通孔P2a和第三通孔P3a?？梢酝ㄟ^使用機械或激光設(shè)備去除堆疊在基底110上的一個或多個層的部分區(qū)域來執(zhí)行圖案化工藝。
[0070]通過圖案化工藝形成上至基底110上的緩沖層160并穿過緩沖層160、光吸收層140、合金層130和后電極層120的第一通孔Pla,第一通孔Pla可以暴露基底110的頂表面。
[0071]在一個實施例中，太陽能電池100還包括沿第一方向與第一通孔Pla分隔開的第二通孔P2a。第二通孔P2a可以通過穿過緩沖層160和光吸收層140來暴露合金層130的至少一部分。在太陽能電池100中，前電極層170可以形成在緩沖層160上。前電極層170可以填充在第二通孔P2a中。
[0072]第三通孔P3a形成為沿第一方向與第二通孔P2a分隔開，并且第二通孔P2a可以形成在第一通孔Pla與第三通孔P3a之間。可以通過圖案化工藝形成上至前電極層170并穿過前電極層170、緩沖層160、光吸收層140和合金層130的第三通孔P3a，以暴露后電極層120的頂表面并使后電極層120與第一電極層170分隔開，來使第三通孔P3a絕緣。
[0073]絕緣阻擋件150可以形成為覆蓋第一通孔Pla的內(nèi)部的至少一部分。絕緣阻擋件150可以例如使用噴墨印刷法或其他合適的方法由絕緣材料制成。在一個實施例中，絕緣阻擋件150可以包括Si02、SiOy, SiNz和SiON (這里，y和z是自然數(shù))中的至少一種。
[0074]圖2A是示意性地示出堿金屬元素在根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池中擴散的狀態(tài)的剖視圖。圖2B是示意性地示出堿金屬元素在傳統(tǒng)太陽能電池中擴散的狀態(tài)的剖視圖。
[0075]參照圖2A，為了提高太陽能電池100的效率，堿金屬元素X可以包含在用作太陽能電池100中的發(fā)電層的光吸收層140中。在一個實施例中，可以使用包含有堿金屬元素X的基底110來形成光吸收層140。在一個實施例中，例如，在形成后電極層120和光吸收層140之后，通過加熱使堿金屬元素X向上擴散至光吸收層140。
[0076]堿金屬元素X可以通過穿過順序地形成在基底110上的后電極層120和合金層130擴散到光吸收層140中。在這種情況下，由于堿金屬元素X穿過在基底110上的性質(zhì)近似恒定的各個層，所以堿金屬元素X可以以相似或基本上恒定的速度或速率向上擴散至光吸收層140。因此，堿金屬元素X可以被均勻地或基本上均勻地包含在光吸收層140中。
[0077]參照示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的傳統(tǒng)太陽能電池的圖2B，下金屬層12、合金層13和光吸收層14可以形成在基底11上。在這種情況下，對基底11上的下金屬層12、合金層13和光吸收層14執(zhí)行圖案化工藝，基底11的區(qū)域可以被劃分為第一區(qū)域SI和第二區(qū)域S2。在堿金屬元素X穿過下金屬層12和合金層13然后擴散到基底11的第一區(qū)域SI中的光吸收層14中的同時，堿金屬元素X從基底11直接地擴散至基底11的第二區(qū)域S2中的光吸收層
14。因此，在基底11的第一區(qū)域SI處形成的光吸收層14中包含的堿金屬元素X的含量與在基底11的第二區(qū)域S2處形成的光吸收層14中包含的堿金屬元素X的含量不均衡，并且堿金屬元素X過多地擴散到第二區(qū)域S2處的光吸收層14中。另外，在光吸收層14中導(dǎo)致性能的不同，因此，使傳統(tǒng)太陽能電池的性能降低。
[0078]另一方面，在根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池中，包含在基底110中的堿金屬元素X會以近似相同的速度或速率擴散到光吸收層140中，而在基底110上的區(qū)域之間不存在任何差異。因此，堿金屬元素X會被均勻地或基本上均勻地包含在光吸收層140中，從而太陽能電池可以被有效地使用。
[0079]圖3A至圖3C是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的制造圖1的太陽能電池的方法的視圖。
[0080]參照圖3A，在根據(jù)本發(fā)明實施例的太陽能電池中，在基底110上形成后電極層120、合金層130、光吸收層140和緩沖層160，隨后形成第一通孔Pla?？梢酝ㄟ^穿過緩沖層160、光吸收層140、合金層130和后電極層120來形成第一通孔Pla，以暴露基底110的頂表面110a?？梢詫⒌诙譖2a形成為沿第一方向與第一通孔Pla分隔開?？梢酝ㄟ^穿過緩沖層160和光吸收層140來形成第二通孔P2a，以暴露合金層130的頂表面130a。
[0081]參照圖3B和圖3C，可以在第一通孔Pla中形成絕緣阻擋件150。通過將絕緣阻擋件150填充在第一通孔Pla中，可以將絕緣阻擋件150形成為覆蓋基底的頂表面110a、緩沖層160的側(cè)表面161、光吸收層140的側(cè)表面141、合金層130的側(cè)表面131以及后電極層120的側(cè)表面121。因此，后電極層120可以利用置于其間的特定空間而彼此分隔開。
[0082]通常，在形成第一通孔之后，在其間置有特定空間的相鄰的后電極層之間填充諸如光吸收層的CIGS基材料。因此，由于相鄰的后電極層之間的絕緣可能會被光吸收層破壞，所以在相鄰的后電極層之間存在間隔。在相鄰的后電極層之間的間隔太寬的情況下，這可以有利于相鄰的后電極層之間的絕緣。然而，太陽能電池的每單位體積的發(fā)電區(qū)域減小，因此，太陽能電池的效率會被降低。
[0083]另一方面，在本發(fā)明的實施例中，作為絕緣材料的絕緣阻擋件150形成在第一通孔Pla中。因此，即使可能將第一通孔Pla形成為具有窄的寬度，也可以容易地實現(xiàn)相鄰的后電極層120之間的絕緣。例如，在一個實施例中，雖然第一通孔Pla的寬度可能被減小至30μπι或更小，但是能夠維持相鄰的后電極層120之間的絕緣。因此，能夠增大太陽能電池的發(fā)電區(qū)域。
[0084]參照圖3C，太陽能電池還可以包括形成在緩沖層160上的前電極層170。通過將前電極層170填充在第二通孔P2a中，可以將前電極層170形成為覆蓋合金層130的頂表面130a、緩沖層160的側(cè)表面162和光吸收層140的側(cè)表面142。根據(jù)一個實施例的絕緣阻擋件150的界面150a可以與緩沖層160的同絕緣阻擋件150的界面150a相鄰的界面160a并行地形成。
[0085]可以在緩沖層160和絕緣阻擋件150上形成前電極層170。如果緩沖層160的與絕緣阻擋件150的界面150a相鄰的界面160a不一致，則會有應(yīng)力沿向上的方向作用于前電極層170，而該壓力可能干擾對前電極層的厚度的控制，因此，前電極層170的均勻性可能被降低。在一個實施例中，可以將第三通孔P3a形成為沿第一方向與第二通孔P2a分隔開?？梢酝ㄟ^穿過前電極層170、緩沖層160、光吸收層140和合金層130來形成第三通孔P3a，以暴露后電極層120的頂表面120a。
[0086]圖3D是示出電流在圖1的太陽能電池中流動的狀態(tài)的示意性剖視圖。參照圖3D，在根據(jù)一個實施例的太陽能電池中，例如，在太陽能電池100中，電流可以從位于其間設(shè)置有絕緣阻擋件150的相鄰的后電極層120的前部的后電極層120流過光吸收層140和緩沖層160，然后可以流到前電極層170。隨后，電流可以流到位于相鄰的后電極層120的后部的后電極層120。即，通過形成在第一通孔Pla中的絕緣阻擋件150來提供相鄰的后電極層120之間的絕緣。
[0087]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的制造太陽能電池(例如，圖1的太陽能電池)的方法的流程圖。
[0088]參照圖4，下面描述了根據(jù)本發(fā)明實施例的在太陽能電池的第一通孔中填充絕緣阻擋件的工藝。
[0089]首先，在通過在基底上沉積鑰(Mo)等來形成后電極層(SI)之后，可以例如通過在后電極層上沉積CIGS來形成光吸收層(S2)，然后使用硒(Se)執(zhí)行硒化工藝。隨后，在一個實施例中，可以在后電極層與光吸收層之間的界面處形成由二硒化鑰(MoSe2)制成的合金層(S3)。在形成合金層之后，例如通過加熱使存在于基底中的堿金屬元素向上擴散至光吸收層(S4)。在一個實施例中，直到使堿金屬元素擴散的工藝之后，才通過圖案化工藝形成第一通孔，使得后電極層彼此分隔開。在一個實施例中，在堿金屬元素擴散到光吸收層中，然后在光吸收層上形成緩沖層(S5)之后，執(zhí)行圖案化工藝，從而形成第一通孔(S6)。可以將由SiO2等制成的絕緣阻擋件填充在第一通孔中(S7)。在上述工藝中描述的材料是根據(jù)一個實施例的材料，本發(fā)明不限于此。
[0090]下面參照圖5至圖9來描述本發(fā)明的附加實施例。除了下面所描述的之外，這些附加實施例的方面和組件可以與上面參照圖1至圖4描述的實施例的方面和組件相同或相似，因此，省略對它們的進一步的詳細描述。
[0091]圖5是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的太陽能電池的剖視圖。圖6A至圖6C是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明實施例的制造圖5的太陽能電池的方法的剖視圖。圖7是示出電流在圖5的太陽能電池中流動的狀態(tài)的示意性剖視圖。
[0092]參照圖5至圖6C，根據(jù)本發(fā)明另一實施例的太陽能電池200包括順序地形成在包含堿金屬兀素的基底210上的后電極層220、合金層230、光吸收層240、緩沖層260和前電極層270。太陽能電池200可以包括通過圖案化工藝形成的第一通孔Plb和沿第一方向與第一通孔Plb分隔開的第三通孔P3b。在形成前電極層270之前，第一通孔Plb可以通過從緩沖層260穿透至后電極層220而形成，以暴露基底210的頂表面210a。在形成前電極層270之后，第三通孔P3b可以通過穿過前電極層270、緩沖層260、光吸收層240和合金層230暴露后電極層220的至少一部分，例如頂表面220a。
[0093]第一通孔Plb可以包括沿第一方向分隔開以彼此相對的第一表面281和第二表面282或第一側(cè)面和第二側(cè)面。在這種情況下，第二表面282形成為與第三通孔P3b相鄰，絕緣阻擋件250可以覆蓋第一表面281和基底210的與第一表面281相鄰的頂表面210a。因此，絕緣阻擋件250填充在第一通孔Plb的一部分中。在這種情況下，可以將絕緣阻擋件250形成為未完全地填充在第一通孔Plb中，而是僅覆蓋第一通孔Plb的第一表面281。因此，使絕緣阻擋件250未形成在與第一表面281相對的第二表面282上。
[0094]太陽能電池200還可以包括形成在緩沖層260上的前電極層270?？梢酝ㄟ^將前電極層270填充在第一通孔Plb中而形成覆蓋第一通孔Plb的第二表面282和基底210的與第二表面282相鄰的頂表面210a的前電極層270。S卩，可以將前電極層270填充在第一通孔Plb中的剩余的空的空間中，從而絕緣阻擋件250和前電極層270 二者均可以形成在第一通孔Plb中。
[0095]參照圖7，在根據(jù)一個實施例的太陽能電池200中，電流可以從位于其間設(shè)置有絕緣阻擋件250的相鄰的后電極層220的前部的后電極層220流過光吸收層240和緩沖層260，然后可以流到前電極層270。隨后，電流可以流到位于相鄰的后電極層220后部的后電極層220。即，通過形成在第一通孔Plb的第一表面281上的絕緣阻擋件250提供相鄰的后電極層220之間的絕緣。形成在第一通孔Plb的第二表面282上的前電極層270連接到形成在緩沖層260上的前電極層270，使得電流在相鄰的后電極層220之間的流動可以連接而未被切斷。
[0096]在根據(jù)一個實施例的太陽能電池200中，在堿金屬元素向上形成至光吸收層240之后，包含在基底210中的堿金屬元素可以被擴散。因此，對光吸收層240的性能具有影響的堿金屬元素均勻地或基本上均勻地分布在光吸收層240中。通過僅執(zhí)行圖案化工藝兩次形成第一通孔Plb和第三通孔P3b，使得電流的流動是可能的。因此，可以通過省略一次圖案化工藝來提高太陽能電池的效率。此外，可以通過省去在太陽能電池中不產(chǎn)生電能的一個通孔來提高太陽能電池的效率。
[0097]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一實施例的太陽能電池的剖視圖。圖9是在設(shè)置絕緣阻擋件之前的狀態(tài)下示出的圖8的太陽能電池的剖視圖。
[0098]參照圖8，根據(jù)本發(fā)明另一實施例的太陽能電池300包括包含堿金屬元素的基底310以及順序地形成在基底310上的后電極層320、合金層330、光吸收層340、緩沖層360和前電極層370。根據(jù)一個實施例的太陽能電池300可以包括從緩沖層360穿透至后電極層320而形成的第一通孔Plc以及通過從前電極層370穿透至合金層330而形成的同時與第一通孔Plc分隔開的第三通孔P3c。在根據(jù)一個實施例的太陽能電池300中，在形成光吸收層340之后，堿金屬元素例如通過加熱擴散到光吸收層340中。在一個實施例中，堿金屬元素在形成第一通孔Plc或第三通孔P3c之前擴散，可以使堿金屬元素的擴散速度相等。因此，堿金屬元素均勻地或基本上均勻地包含在光吸收層340中。
[0099]在一個實施例中，第一通孔Plc的內(nèi)壁的至少一部分可以形成為傾斜的。在一個實施例中，例如，第一通孔PlC被形成為使得第一通孔PlC的寬度沿從緩沖層360指向后電極層320的方向變窄，從而第一通孔Plc的截面可以以梯形形狀形成。第一通孔Plc可以包括沿第一方向分隔開以彼此相對的第一表面381和第二表面382或者側(cè)面,第一表面381和第二表面382可以形成為傾斜的。第二表面382與第三通孔P3c相鄰地設(shè)置，從而絕緣阻擋件350覆蓋第一表面381和基底310的與第一表面381相鄰的部分。
[0100]在一個實施例中，例如，第一通孔Plc的第一表面381或第二表面382可以形成為相對于基底310具有30度至60度的傾斜角α。第一通孔Plc的第一表面381和第二表面382形成為傾斜的，使得界面之間的接觸區(qū)域增大。因此，可以提高電流的流動效率。另一方面，如果傾斜角α小于30度，則光吸收層340的被去除的量增加，因此，光的吸收量降低。因此，發(fā)電量會降低。如果傾斜角α超過60度，則接觸區(qū)域幾乎未通過傾斜而增大。在一個實施例中，作為第一通孔Plc的與基底310相鄰的部分的寬度的第一橫向長度tl可以是作為第一通孔Plc的與緩沖層360的界面并行的部分的寬度的第二橫向長度t2的50%或大約50%。
[0101]在根據(jù)一個實施例的太陽能電池300中，在光吸收層340中的堿金屬元素的含量可以均衡。由于僅使用第一通孔Plc和第三通孔P3C使電流的流動變得可能，所以能夠提高工藝效率和太陽能電池的每單位體積的發(fā)電效率。此外，第一通孔Plc的內(nèi)壁形成為傾斜的，使得電流的效率可以提聞。
[0102]雖然已結(jié)合某些示例性實施例描述了本發(fā)明，但將理解的是，本發(fā)明不限于所公開的實施例，而是相反，意圖覆蓋包括在權(quán)利要求書及其等同物的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同布置。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能電池，包括: 基底； 第一電極層，位于基底上； 光吸收層，位于第一電極層上； 合金層，位于第一電極層與光吸收層之間； 緩沖層，位于光吸收層上； 第一通孔，形成為穿過緩沖層、光吸收層、合金層和第一電極層直至基底；以及 絕緣阻擋件，位于第一通孔的至少一部分中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，絕緣阻擋件包括Si02、SiOy,SiNz和SiON中的至少一種，其中，y和z是自然數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，絕緣阻擋件的界面與緩沖層的同絕緣阻擋件的所述界面相鄰的界面并行地形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，所述太陽能電池還包括從基底擴散到光吸收層中的堿金屬元素，光吸收層包括銅-銦-鎵_( 二)硒化物化合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，其中，絕緣阻擋件填充第一通孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池，所述太陽能電池還包括位于緩沖層上的第二電極層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池，所述太陽能電池還包括第二通孔， 其中，第二通孔形成為穿過緩沖層和光吸收層直至合金層，第二通孔沿第一方向與第一通孔分隔開，以及 其中，第二電極層通過第二通孔接觸合金層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池，所述太陽能電池還包括第三通孔，其中，第三通孔形成為穿過第二電極層、緩沖層、光吸收層和合金層直至第一電極層，第三通孔沿第一方向與第二通孔分隔開。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能電池，所述太陽能電池還包括第二通孔，其中，第二通孔形成為穿過第二電極層、緩沖層、光吸收層和合金層直至第一電極層，第二通孔沿第一方向與第一通孔分隔開。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池，其中，絕緣阻擋件部分地填充第一通孔，并且第二電極層填充第一通孔的剩余部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能電池，其中，絕緣阻擋件位于第一通孔的第一側(cè)，填充第一通孔的剩余部分的第二電極層位于第一通孔的第二側(cè)，第二側(cè)沿第一方向與第一側(cè)分隔開。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽能電池，其中，限定第一通孔的內(nèi)表面的至少一部分相對于基底的表面傾斜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池，其中，限定第一通孔的內(nèi)表面的所述至少一部分相對于基底的表面以30度至60度的角度傾斜。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的太陽能電池，其中，第一通孔的與基底相鄰的部分的寬度是第一通孔的與緩 沖層形成界面的另一部分的寬度的大約一半。
15.一種制造太陽能電池的方法，所述方法包括:在基底上設(shè)置第一電極層； 在第一電極層上設(shè)置光吸收層； 在第一電極層與光吸收層之間形成合金層； 在光吸收層上設(shè)置緩沖層；以及 形成穿過緩沖層、光吸收層、合金層和第一電極層直至基底的第一通孔。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括在第一通孔的至少一部分中設(shè)置絕緣阻擋件。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括將基底的堿金屬元素擴散到光吸收層中，其中，在形成第一通孔之前執(zhí)行將堿金屬元素擴散到光吸收層中的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括在緩沖層上設(shè)置第二電極層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，所述方法還包括: 形成穿過第二電極層、緩沖層、光吸收層和合金層直至第一電極層的第二通孔，第二通孔沿第一方向與第一通孔分隔開；以及 在第一通孔的第一側(cè)中填充絕緣阻擋件并在第一通孔的第二側(cè)中填充第二電極層，第二側(cè)沿第一方向與第一側(cè)分隔開。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，限定第一通孔的內(nèi)表面的至少一部分相對于基底的表 面傾斜。
【文檔編號】H01L31/0224GK103811570SQ201310302704
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月7日
【發(fā)明者】金東珍 申請人:三星Sdi株式會社