薄膜光電電池及其形成方法技術

一種薄膜光電電池及其形成方法。該薄膜光電電池包括在襯底上形成的第一電極層。第一摻雜劑類型的吸收層形成在第一電極層上。吸收層具有從吸收層的頂面部分地延伸至吸收層內的開口。該開口具有側壁和底面。第二摻雜劑類型的緩沖層形成在吸收層的頂面、開口的側壁、以及開口的底面上。第二電極層形成在緩沖層上。

【技術實現步驟摘要】

一般而言，本專利技術涉及光電太陽能電池，更具體而言，涉及。
技術介紹
薄膜光電(PV)太陽能電池是一類能源器件，利用光形式的可再生能源，將其轉換成可以用于各種用途的有用電能。薄膜PV電池是通過在襯底上沉積半導體和其他材料的各種薄的層和膜形成的多層半導體結構。這些PV電池可以被制成以由多個獨立電互連電池組成的一些形式存在的輕質柔性板(light-weight flexible sheet)。輕質和柔性的屬性給予薄膜PV電池廣泛的潛在應用性，使其能夠作為電源用于便攜式電子設備、航空航天、以及住宅和商業建筑，在這些建筑中，它們可以被結合到諸如屋頂板、外立面、以及天窗的各種建筑部件中。薄膜PV電池半導體封裝件一般包括在襯底上形成的底部接觸件或者電極、在底部電極上方由相反摻雜劑類型的吸收層和緩沖層形成的p-n結區域、在P_n結區域上方形成的頂部接觸件或者電極、以及形成用于連接頂部和底部電極的互連件(IC)。
技術實現思路
—方面，本專利技術提供了一種薄膜光電電池，包括:第一電極層，形成在襯底上；第一摻雜劑類型的吸收層，形成在所述第一電極層上，所述吸收層具有從所述吸收層的頂面部分地延伸至所述吸收層內的開口，所述開口具有側壁和底面；第二摻雜劑類型的緩沖層，形成在所述吸收層的頂面、所述開口的側壁、以及所述開口的底面上；以及第二電極層，形成在所述緩沖層上。在所述的光電電池中，所述吸收層還包括從所述吸收層的頂面部分地延伸至所述吸收層內的多個開口。在所述的光電電池中，所述開口的底面和所述吸收層的底面之間的厚度為約0.5 u m或更大。在所述的光電電池中，所述開口的縱橫比介于約0.01到約2之間。在所述的光電電池中，所述電池的階梯覆蓋率為約0.80或更大，并且所述電池的底部覆蓋率為約0.80或更大。在所述的光電電池中，所述第二電極層的第一表面是非平面的。所述的光電電池還包括:阻擋層，形成在所述襯底上，其中，所述第一電極層形成在所述阻擋層上。在所述的光電電池中，所述吸收層包含P-型硫屬化物材料。在所述的光電電池中，所述緩沖層包含n_型材料。在所述的光電電池中，所述緩沖層是共形的。在所述的光電電池中，所述第二電極層包含透光導電氧化物材料。另一方面，本專利技術還提供了一種用于形成薄膜光電電池的方法，包括:在襯底上形成導電的第一電極層；在所述第一電極層上形成具有第一摻雜劑類型的吸收層；形成從所述吸收層的頂面部分地延伸至所述吸收層內的開口，所述開口限定出具有側壁和底面的吸收層內溝槽；在所述吸收層的頂面、所述溝槽的側壁、以及所述溝槽的底面上形成具有第二摻雜劑類型的緩沖層；以及在所述緩沖層上形成第二電極層。所述的形成薄膜光電電池的方法還包括:在所述吸收層的頂面中形成所述開口，使得所述溝槽的底面和所述吸收層的底面之間的厚度為約0.5 i! m或者更大。所述的形成薄膜光電電池的方法還包括:在所述吸收層的頂面中形成所述開口，從而使得所述吸收層內溝槽的縱橫比介于約0.01到約2之間。所述的形成薄膜光電電池的方法還包括:在所述吸收層的頂面中形成多個開口以限定出多個吸收層內溝槽，每個開口從所述吸收層的頂面部分地延伸至所述吸收層內。所述的形成薄膜光電電池的方法還包括:在所述第一電極層中形成開口，所述開口限定出延伸穿過所述第一電極層的垂直溝道；以及至少部分地用來自所述吸收層的材料填充所述第一電極層中的所述開口，從而將所述吸收層連接到所述襯底。所述的形成薄膜光電電池的方法還包括:在所述緩沖層和所述吸收層中形成開口，所述開口限定出延伸穿過所述緩沖層和所述吸收層的垂直溝道；以及至少部分地用來自所述第二電極層的材料填充所述緩沖層和所述吸收層中的所述開口，以將所述第二電極層電連接到所述第一電極層。所述的形成薄膜光電電池的方法還包括:形成限定出延伸穿過所述第二電極層、所述緩沖層、以及所述吸收層的垂直溝道的開口。在所述的形成薄膜光電電池的方法中，所述第二電極層的第一表面是非平面的。 又一方面，本專利技術還提供了一種用于形成薄膜光電電池的方法，包括:在襯底上形成導電的第一電極層；形成限定出延伸穿過所述第一電極層的垂直溝道的開口 ；在所述第一電極層上形成具有第一摻雜劑類型的吸收層；至少部分地用來自所述吸收層的材料填充所述第一電極層中的所述開口，從而將所述吸收層連接到所述襯底；形成從所述吸收層的頂面部分地延伸至所述吸收層內的開口，以限定出具有側壁和底面的吸收層內溝槽；在所述吸收層的頂面、所述溝槽的側壁、以及所述溝槽的底面上形成具有第二摻雜劑類型的緩沖層；形成限定出延伸穿過所述緩沖層和所述吸收層的垂直溝道的開口 ；在所述緩沖層上形成第二電極層；以及至少部分地用來自所述第二電極層的材料填充所述緩沖層和所述吸收層中的所述開口，從而將所述第二電極層電連接到所述第一電極層。附圖說明結合所附的示例性而非限制性的實施例，參考下面的詳細描述，本專利技術的各個方面對于本領域技術人員來說是顯而易見的或者變得顯而易見。圖1A是根據本專利技術實施例的具有襯底、第一電極層、和吸收層的薄膜光電電池的首Ij面側視圖。圖1B是根據本專利技術實施例的具有襯底、第一電極層、吸收層、以及緩沖層的薄膜光電電池的剖面側視圖。圖2是根據實施例的薄膜光電電池的剖面側視圖。圖3是示出根據本專利技術實施例的用于形成薄膜光電電池的方法的流程圖。圖4是根據實施例的薄膜光電電池的剖面側視圖。圖5是根據本專利技術實施例的具有襯底、第一電極層、以及吸收層的薄膜光電電池的剖面側視圖。圖6是根據本專利技術實施例的具有襯底、第一電極層、以及吸收層的薄膜光電電池的剖面側視圖。圖7是示出根據本專利技術實施例的用于形成薄膜光電電池的方法的流程圖。具體實施例方式下面描述改進的薄膜PV電池，其中該薄膜PV電池以增加其光吸收能力的方式來增大有效的P-n結區域。可以使用本領域通常用于制造薄膜PV電池的任何適當的商業上可獲得的設備、或者可選地使用將來開發出來的設備來實施本文描述的薄膜PV電池制造工藝。p-n結區域的尺寸、及其光吸收能力直接與PV電池的可用功率和效率相關。p-n結區域的有效尺寸一般受到薄膜PV電池的表面積的限制。參考附圖(其中，為了便于理解附圖，對相似的元件給出相似的參考標號)，描述了薄膜光電(PV)電池及其形成方法的各個實施例。作為代表性實例組的促進教導來提供下面的描述。本領域技術人員將認識到，可以對本文描述的實施例做出很多改變，而仍獲得有益結果。下面論述的一些期望的有益效果可以通過選擇本文論述的一些部件或步驟而不利用其他部件或步驟來獲得也是顯而易見的。因此，本領域技術人員將認識到，很多修改和改變、以及本文描述的部件和步驟的子集都是可能的，甚至在某些 情況下可以是期望的。所以，提供的下面的描述為說明性的而非限制性的。預期結合附圖一起閱讀說明性實施例的這種描述，所述附圖被視為整個書面說明書的一部分。在本文所公開的實施例的描述中，對方向或者方位的任何提及僅僅是預期用于方便描述的目的，而不預期以任何方式限制本專利技術的范圍。相對位置的術語諸如“下方”、“上方”、“水平”、“垂直”、“在 上方”、“在 下方”、“向上”、“向下”、“頂部”、和“底部”以及其派生詞(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)應被解釋為是指如隨后所述的或者如論述中的附圖中所示的方位。這些相對位置術語僅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種薄膜光電電池，包括：第一電極層，形成在襯底上；第一摻雜劑類型的吸收層，形成在所述第一電極層上，所述吸收層具有從所述吸收層的頂面部分地延伸至所述吸收層內的開口，所述開口具有側壁和底面；第二摻雜劑類型的緩沖層，形成在所述吸收層的頂面、所述開口的側壁、以及所述開口的底面上；以及第二電極層，形成在所述緩沖層上。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：李文欽，余良勝，
申請(專利權)人：臺灣積體電路制造股份有限公司，
類型：發明
國別省市：