太陽能電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]所描述技術(shù)的實(shí)施例的多個(gè)方面涉及一種包括CIS/CIGS基半導(dǎo)體的太陽能電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池是一種將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的光電轉(zhuǎn)換元件，其作為基本上無限的、無污染的下一代能源近來已受到關(guān)注。
[0003]太陽能電池通常包括P型半導(dǎo)體和η型半導(dǎo)體，并且可以用作外部電能源，其將太陽光能吸收到光活性層中以在半導(dǎo)體中產(chǎn)生電子-空穴對(duì)(EHP)，使得產(chǎn)生的電子和空穴分別移動(dòng)到η型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體以被收集在電極中。
[0004]包括1-1I1-VI族元素的化合物半導(dǎo)體可以用作光活性層。
[0005]化合物半導(dǎo)體可以具有聞的光吸收系數(shù)和聞的電光穩(wěn)定性，因此可以實(shí)現(xiàn)具有聞效率的太陽能電池。
[0006]然而，在形成化合物半導(dǎo)體時(shí)，因元素之間的反應(yīng)性差異，而使得在光活性層內(nèi)以及在光活性層的表面上各個(gè)元素的比例會(huì)大幅改變。
[0007]在這種情況下，得到的光活性層會(huì)形成為基于它們的位置而具有很大不同的組成元素的薄膜，并且因此會(huì)使太陽能電池的效率劣化。
[0008]此外，在將鈉鈣玻璃用作基底時(shí)，包括在基底中的鈉(Na)擴(kuò)散到光活性層中，從而影響太陽能電池的效率。
[0009]擴(kuò)散到光活性層中的鈉(Na)的量可取決于位于基底與光活性層之間的電極的電阻率(resistivity)，將要擴(kuò)散的鈉(Na)的量隨著電極的電阻率的增大而增加。
[0010]在該【背景技術(shù)】部分中公開的以上信息僅用于增強(qiáng)對(duì)所描述技術(shù)的背景的理解，因此其可以包含未形成在本國(guó)內(nèi)對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]隨著基底變得更大，電極的電阻率會(huì)基于在基底上的位置而改變，因此，擴(kuò)散到光活性層中的鈉(Na)的量會(huì)根據(jù)電阻率而改變，從而使太陽能電池的效率劣化。
[0012]所描述技術(shù)的實(shí)施例的多個(gè)方面涉及一種太陽能電池及其制造方法，該太陽能電池及其制造方法即使因基底的面積更大而導(dǎo)致電極的電阻率差異，也能夠具有一致的效率。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的太陽能電池包括:基底；第一電極，形成在基底上；光活性層，形成在第一電極上并包括I族和III族元素；以及第二電極，形成在光活性層上，其中，第一電極包括具有不同電阻率的第一部分和第二部分，在光活性層的與第一部分和第二部分分別對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的I族與III族元素組成比彼此不同。
[0014]第一部分的電阻率可以比第一電極的平均電阻率高或低。
[0015]當(dāng)?shù)谝徊糠值碾娮杪时鹊谝浑姌O的平均電阻率高時(shí)，在光活性層的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的I族與III族元素組成比可以比光活性層的平均I族與III族元素組成比小，并且當(dāng)?shù)谝徊糠值碾娮杪时鹊谝浑姌O的平均電阻率低時(shí)，在光活性層的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的I族與III族元素組成比可以比光活性層的平均I族與III族元素組成比大。
[0016]第一部分的電阻率可以比第一電極的平均電阻率高至少百分之5，并且在光活性層的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的I族與III族元素組成比可以比光活性層的平均I族與III族元素組成比小至少0.01。
[0017]第二部分的電阻率與第一電極的平均電阻率之間的差值可以小于百分之5。
[0018]第一部分的電阻率可以比第一電極的平均電阻率低至少百分之5，并且在光活性層的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的I族與III族元素組成比可以比光活性層的平均I族與III族元素組成比大至少0.01。
[0019]第二部分的電阻率與第一電極的平均電阻率之間的差值可以小于百分之5。
[0020]I族與III族元素組成比Y可以滿足下面的式I。
[0021]式I
[0022]Y = -0.0104X+1.1226
[0023](X為第一電極的電阻率)
[0024]I族元素可以為銅(Cu)、銀(Ag)或金(Au)，III族元素可以為銦(In)或鎵(Ga)。
[0025]第一電極可以由鑰(Mo)制成。
[0026]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種制造太陽能電池的方法，該方法包括:在基底上形成第一電極；在第一電極上形成包括I族和III族元素的光活性層；以及在光活性層上形成第二電極。光活性層的I族與III族元素組成比根據(jù)第一電極的電阻率而改變。
[0027]第一電極可以包括電阻率比第一電極的平均電阻率高至少百分之5的第一部分，并且在光活性層的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的I族與III族元素組成比可以比光活性層的平均I族與III族元素組成比小至少0.01。
[0028]第一電極可以包括電阻率比第一電極的平均電阻率低至少百分之5的第一部分，并且在光活性層的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域中的I族與III族元素組成比可以比光活性層的平均I族與III族元素組成比大至少0.01。
[0029]I族與III族元素組成比Y可以由下面的式I計(jì)算。
[0030]式I
[0031]Y = -0.0104X+1.1226
[0032](X為第一電極的電阻率)
[0033]可以通過濺射方法或蒸鍍方法形成光活性層。
[0034]光活性層可以具有包括I族和III族元素的第一薄膜以及包括III族元素的第二薄膜。當(dāng)?shù)谝浑姌O的第一部分的電阻率比第一電極的平均電阻率高至少百分之5時(shí)，第一薄膜的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域的厚度可以比第一薄膜的與第一電極的電阻率低于第一電極的平均電阻率的部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域的厚度小至多百分之5，第二薄膜的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域的厚度可以比第二薄膜的與第一電極的電阻率低于第一電極的平均電阻率的部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域的厚度大至多百分之5。
[0035]光活性層可以具有包括I族和III族元素的第一薄膜以及包括III族元素的第二薄膜。當(dāng)?shù)谝浑姌O的第一部分的電阻率比第一電極的平均電阻率低至少百分之5時(shí)，第一薄膜的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域的厚度可以比第一薄膜的與第一電極的電阻率低于第一電極的平均電阻率的部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域的厚度大至多百分之5，第二薄膜的與第一部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域的厚度可以比第二薄膜的與第一電極的電阻率低于第一電極的平均電阻率的部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域的厚度小至多百分之5。
[0036]I族元素可以為銅(Cu)、銀(Ag)或金(Au)，III族元素可以為銦(In)或鎵(Ga)。
[0037]當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例并使用其制造方法形成太陽能電池時(shí)，得到的太陽能電池可以能夠具有一致的效率，而不存在效率劣化的區(qū)域。
【附圖說明】
[0038]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池的示意性剖視圖。
[0039]圖2是在鑰的電阻率分別為20.5μ Ω.cm、23.4 μ Ω.cm和25.3 μ Ω.cm時(shí)根據(jù)I族與III族元素組成比的改變而測(cè)量的轉(zhuǎn)換效率的曲線圖。
[0040]圖3是示出在期望的I族與III族元素組成比下鑰的電阻率的圖。
[0041]圖4至圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造工藝中的不同步驟時(shí)的太陽能電池的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]在下文中將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
[0043]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的，在都不脫離本發(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(shí)施例。
[0044]在附圖中，為了清楚夸大了層、膜、面板、區(qū)域等的厚度。
[0045]在整個(gè)說明書中，同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的元件。
[0046]將理解的是，當(dāng)諸如層、膜、區(qū)域或基底的元件被稱作“在”另一元件“上”時(shí)，其可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。
[0047]相反，當(dāng)元件被稱作“直接在”另一元件“上”時(shí)，不存在中間元件。
[0048]此外，在描述本發(fā)明的實(shí)施例時(shí)使用“可以”表示“本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例”。
[0049]在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述太陽能電池。
[0050]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的太陽能電池的示意性剖視圖。
[0051]如圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池包括:基底100 ;第一電極120，形成在基底100上；光活性層140,形成在第一電極120上；緩沖層150,形成在光活性層140上;第二電極160，形成在緩沖層150上；抗反射層180，形成在第二電極160上；以及柵線電極200，連接到第二電極160。
[0052]基底100可以具有絕緣性并可以由鈉鈣玻璃制成。
[0053]由于鈉鈣玻璃包含大量的鈉(Na)，所以鈉可能在高溫下在光活性層的沉積工藝過程中通過第一電極擴(kuò)散到光活性層中。
[0054]第一電極120可以由具有耐熱性、與形成光活性層的材料有優(yōu)異的電接觸特性、具有優(yōu)異的導(dǎo)電性以及與基底100有優(yōu)異的界面粘合性的例如鑰(Mo)的金屬形成。