具有背面反射體的光伏器件制造技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供了具有背面反射體的光伏器件，公開(kāi)了通過(guò)在背面電極層和吸收層之間提供背面反射體而提高薄膜太陽(yáng)能電池的效率的器件和方法。背面反射體將太陽(yáng)光光子重新反射回吸收層以產(chǎn)生額外的電能。該器件是光伏器件，其包括襯底、背面電極層、背面反射體、吸收層、緩沖層和正面接觸層。背面反射體形成為多條平行線。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)總的來(lái)說(shuō)涉及光伏器件，更具體地，涉及用于提高薄膜太陽(yáng)能電池的性能的背面反射體。
技術(shù)介紹
薄膜太陽(yáng)能電池，也被稱(chēng)為薄膜光伏電池，其用于將光能直接轉(zhuǎn)換成電能。薄膜太陽(yáng)能電池的制造包括依次在襯底之上沉積一個(gè)或多個(gè)薄膜層的步驟。典型的薄膜太陽(yáng)能電池包括正面接觸層、緩沖層、吸收層、背面電極層和襯底。正面接觸層，也叫做頂部接觸層或窗口層，其通常是具有抗反射涂層的n型透明導(dǎo)電氧化物層。緩沖層通常是n型層，而吸收層通常是p型層。吸收層可以是“基于CIGS”的吸收層，其中，“CIGS”一般是指銅銦鎵硒或Cu(In,Ga)Se2。背面電極層通常為金屬且通常包括鉬（Mo）。襯底通常由玻璃、塑料或金屬箔制成。在具有金屬箔襯底的薄膜太陽(yáng)能電池中，背面電極層可以省去，因?yàn)橐r底起著背面電極層的作用。當(dāng)來(lái)自太陽(yáng)光的光子經(jīng)過(guò)薄膜太陽(yáng)能電池時(shí)，在光敏吸收層中產(chǎn)生電子空穴對(duì)。由于在緩沖層-吸收層結(jié)內(nèi)的內(nèi)建電場(chǎng)，使得它們可以分開(kāi)。由此產(chǎn)生的空穴和電子分別由背面電極和頂部接觸層收集，從而產(chǎn)生光電流。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種光伏器件，包括：襯底；背面電極層，形成在襯底之上；背面反射體，形成在背面電極層之上；吸收層，形成在背面電極層和背面反射體之上；緩沖層，形成在吸收層之上；以及正面接觸層，形成在緩沖層之上。優(yōu)選地，背面反射體形成為多條平行線。優(yōu)選地，背面反射體形成為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。>優(yōu)選地，背面反射體由具有1.2和3.0之間的折射率的第一反射體材料形成。優(yōu)選地，背面反射體由至少一層第一反射體材料和至少一層第二反射體材料形成，第二反射體材料形成為與背面電極層接觸，且第一反射體材料形成在第二反射體材料之上。優(yōu)選地，第一反射體材料的折射率大于第二反射體材料的折射率。優(yōu)選地，第一反射體材料的折射率介于1.5和4.5之間，而第二反射體材料的折射率介于1.2和2.5之間。優(yōu)選地，形成背面反射體的至少一層第一反射體材料和至少一層第二反射體材料的每一層的深度介于30nm和300nm之間。優(yōu)選地，背面反射體對(duì)于背面電極層的表面積的覆蓋率介于20%和90%之間。優(yōu)選地，使用掩模通過(guò)濺射形成背面反射體。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的另一方面，提供了一種形成光伏器件的方法，包括：在襯底之上形成背面電極層；在背面電極層之上形成包括多條平行線的背面反射體；在背面電極層和背面反射體之上形成吸收層；在吸收層之上形成緩沖層；以及在緩沖層之上形成正面接觸層。優(yōu)選地，背面反射體形成為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，背面反射體由具有1.2和3.0之間的折射率的第一反射體材料形成。優(yōu)選地，背面反射體由至少一層第一反射體材料和至少一層第二反射體材料形成，第二反射體材料形成為與背面電極層接觸，且第一反射體材料形成在第二反射體材料之上。優(yōu)選地，第一反射體材料的折射率大于第二反射體材料的折射率。優(yōu)選地，第一反射體材料的折射率介于1.5和4.5之間，而第二反射體材料的折射率介于1.2和2.5之間。優(yōu)選地，形成背面反射體的至少一層第一反射體材料和至少一層第二反射體材料的每一層的深度介于大約30nm和300nm之間。優(yōu)選地，背面反射體對(duì)于背面電極層的表面積的覆蓋率介于20%和90%之間。優(yōu)選地，使用掩模通過(guò)濺射形成背面反射體。根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的又一方面，提供了一種光伏器件，包括：襯底，包括玻璃、塑料或金屬箔；背面電極層，位于襯底之上；背面反射體，位于背面電極層之上且覆蓋背面電極層的表面積的20%到90%，背面反射體由至少一層第一反射體材料和至少一層第二反射體材料形成，第二反射體材料形成為與背面電極層接觸，且第一反射體材料形成在第二反射體材料之上，其中，第一反射體材料的折射率大于第二反射體材料的折射率；吸收層，位于背面電極層和背面反射體之上；緩沖層，位于吸收層之上；以及正面接觸層，形成在緩沖層之上。附圖說(shuō)明當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面詳細(xì)的說(shuō)明書(shū)時(shí)，可最佳理解本專(zhuān)利技術(shù)。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，根據(jù)普遍實(shí)踐，各個(gè)部件沒(méi)有必要按比例繪制。與此相反，為了清楚起見(jiàn)，各個(gè)部件的尺寸可任意擴(kuò)大或減小。貫穿說(shuō)明書(shū)和附圖，相同的數(shù)字表示相同的部件。圖1是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的具有背面反射體的薄膜太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)化框圖。圖2是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的具有背面反射體的薄膜太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)化框圖。圖3是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的包括背面反射體的多條線的俯視圖。圖4A是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的背面反射體的單條線的截面圖的簡(jiǎn)化框圖。圖4B是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的形成在背面電極層與吸收層之間的背面反射體的截面圖的簡(jiǎn)化框圖。圖5是根據(jù)一些實(shí)施例的方法的流程圖。圖6是比較具有和不具有背面反射體的鉬背面電極層的光反射系數(shù)的初步實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的曲線圖。具體實(shí)施方式本示例性實(shí)施例的說(shuō)明書(shū)旨在結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀，附圖被認(rèn)為是整個(gè)書(shū)面說(shuō)明書(shū)的一部分。在說(shuō)明書(shū)中，諸如“下部”、“上部”、“水平的”、“垂直的”、“在…之上”、“在…之下”、“向上”、“向下”、“頂部”和“底部”以及它們的派生詞（例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等）的相關(guān)術(shù)語(yǔ)應(yīng)該解釋為是指討論的附圖中所描述或所示的方位。這些相關(guān)術(shù)語(yǔ)是為了方便說(shuō)明，而不要求裝置以特定的方位進(jìn)行構(gòu)造或操作。除非另有明確描述，諸如“連接”和“互連”的關(guān)于連接、耦合等的術(shù)語(yǔ)，是指結(jié)構(gòu)間直接或通過(guò)介入結(jié)構(gòu)間接地彼此固定或連接的關(guān)系以及兩個(gè)都是可移動(dòng)的或剛性的連接或關(guān)系。當(dāng)進(jìn)入薄膜太陽(yáng)能電池的光子的能量大于光吸收層的能帶隙時(shí)，很多光子被電池吸收。然而，進(jìn)入薄膜太陽(yáng)能電池的光子的不可忽視的部分未被電池吸收而到達(dá)背面電極層。這些光子反射回吸收層，潛在地創(chuàng)造更多的電能或?yàn)楸趁骐姌O層所吸收。由鉬（Mo）制作的背面電極層反射光子的能力較差。在基于CIGS的吸收層的形成期間引入硒原子使得在背面電極層的表面上產(chǎn)生硒化鉬（MoSe2），其進(jìn)一步減小了背面電極層反射光子的能力。本專(zhuān)利技術(shù)提供了背面反射體，其配置在背面電極層和吸收層之間以提高薄膜太陽(yáng)能電池中的光子反射。本專(zhuān)利技術(shù)公開(kāi)了一種提高薄膜太陽(yáng)能電池中的光子反射的方法，該方法包括在襯底上依次沉積包括背面反射體層的薄膜層以形成薄膜太陽(yáng)能電池。提高背面電極層的反射率引起更多的光子反射回吸收層并轉(zhuǎn)換為電能。因此，提高背面電極層的反射率提高了薄膜太陽(yáng)能電池的效率。圖1是根據(jù)本專(zhuān)利技術(shù)的一些實(shí)施例的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種光伏器件，包括：襯底；背面電極層，形成在所述襯底之上；背面反射體，形成在所述背面電極層之上；吸收層，形成在所述背面電極層和所述背面反射體之上；緩沖層，形成在所述吸收層之上；以及正面接觸層，形成在所述緩沖層之上。

【技術(shù)特征摘要】
2013.08.29 US 14/013,0991.一種光伏器件，包括：
襯底；
背面電極層，形成在所述襯底之上；
背面反射體，形成在所述背面電極層之上；
吸收層，形成在所述背面電極層和所述背面反射體之上；
緩沖層，形成在所述吸收層之上；以及
正面接觸層，形成在所述緩沖層之上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述背面反射體形成為多
條平行線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏器件，其中，所述背面反射體形成為網(wǎng)
格結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏器件，其中，所述背面反射體由具有
1.2和3.0之間的折射率的第一反射體材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏器件，其中，所述背面反射體由至少一
層第一反射體材料和至少一層第二反射體材料形成，所述第二反射體材料
形成為與所述背面電極層接觸，且所述第一反射體材料形成在所述第二反
射體材料之上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏器件，其中，所述第一反射體材料的折
射率大于所述第二反射體材料的折射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏器件，其中，所述第一反射體材料的折
射率介于1.5和4.5之間，...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳志力，許麗，嚴(yán)文材，吳忠憲，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：臺(tái)積太陽(yáng)能股份有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：中國(guó)臺(tái)灣;71