專利名稱：薄膜光伏電池的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種薄膜光伏電池。
背景技術：
在光伏系統中，如何增加光電轉換效率始終為一重要議題。一種方式為增強光伏 系統的光捕獲(light trppping)效應。光捕獲效應為通過在臨界角處折射及反射光來將光 捕獲于半導體材料內。經捕獲的光將在半導體材料中進一步傳播以大幅增加光吸收機率， 而因此增加電荷載子的產生機率。
發明內容
本發明的目的在于提供一種薄膜光伏電池。根據一實施例，提供一種覆板(superstrate)類型的薄膜光伏電池。該薄膜光伏 電池依次包含透明基板、共形透明導電氧化層、共形半導體層及共形金屬層。微突起安置于 該透明基板或該透明導電氧化層的表面上。微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長的 十倍且小于該光伏電池的寬度。根據另一實施例，提供一種薄膜光伏電池。該薄膜光伏電池包含一透明基板；一 透明導電氧化層，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長的 十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一半導體層，其位于該透明導電氧化層上；及共形 的一金屬層，其位于該半導體層上。根據又一實施例，提供一種基板(substrate)類型的薄膜光伏電池。該薄膜光伏 電池依次包含金屬基板、共形半導體層及共形透明導電氧化層。微突起安置于該金屬基板 的表面上。微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長的十倍且小于該光伏電池的寬度。本發明提供一種具有恒定的光電轉換效率的光伏電池，在光伏電池的表面上，制 造大小在微米級的微突起，讓入射光產生散射效應及多次反射效應。上述發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基 本的理解。此發明內容并非本揭示內容的完整概述，且其用意并非在指出本發明實施例的 重要/關鍵組件或界定本發明的范圍。在參閱下文實施方式后，本發明所屬技術領域中具 有通常知識者當可輕易了解本發明的基本精神及其它發明目的，以及本發明所采用的技術 手段與實施方式。
為讓本發明的上述和其它目的、特征、優點與實施例能更明顯易懂，所附附圖的說 明如下圖1為具有覆板結構的已知薄膜光伏電池的剖面結構示意圖；圖2A為根據一實施例的光伏模塊的表面的透視圖；圖2B為根據另一實施例的光伏模塊的俯視圖3A為根據另一實施例的具有覆板類型結構的光伏電池的剖面結構示意圖；圖;3B為根據另一實施例的具有覆板類型結構的光伏電池的剖面結構示意圖；圖3C為根據另一實施例的具有基板類型結構的光伏電池的剖面結構示意圖。主要組件符號說明100:透明基板110 透明導電氧化物(TCO)層120:半導體層130 金屬層200a、200b 光伏模塊210a、210b 光伏電池220a、220b 微突起300a、300b 透明基板310a,310b,310c :TC0 層320a,320b,320c 半導體層330a,330b,330c :金屬層340a,340b,340c :微突起
具體實施例方式在以下詳細描述中，為達成解釋的目的，闡述許多具體細節以提供對所揭示實施 例的徹底理解。然而顯而易見地，在無此等具體細節的情況下仍可實踐一或多個實施例。在 其它情況下，將示意性地繪出熟知結構及設備以簡化附圖。圖1為具有覆板(superstrate)類型結構的已知薄膜光伏電池的剖面結構示意 圖。在圖1中，透明導電氧化物(transparent conductive oxide ；TC0)層110、半導體層 120及金屬層130依次形成于透明基板100上，且光線自透明基板100側入射。在圖1中， TCO層110的上表面在納米范圍內是不均勻的以散射入射光。因此，當入射光進入半導體 層120時，可讓入射角發生變化。最終，可增加半導體層120中的光路徑長度，以增加半導 體層120的光吸收機率。然而，入射光的光散射百分比隨該入射光的各種波長而變化。其意謂光伏電池的 光電轉換效率隨入射光的波長而變化。因此，提供一種具有恒定的光電轉換效率的光伏電池，在光伏電池的表面上，制造 大小在微米級的微突起，讓入射光產生散射效應及多次反射效應。根據一實施例，微突起的 高度、寬度及間隔大于入射光波長的10倍，且小于光伏電池的電池寬度。因為微突起的高 度、寬度及間隔大于入射光波長的約10倍，所以由微突起所引起的光散射百分比并不隨入 射光波長而變化。舉例而言，微突起的高度、寬度及間隔可分別為0. 1 μ m至10 μ m、0. 1 μ m 至 ΙΟμ 及 0· Ιμ 至 20μπ ο圖2Α為根據一實施例的光伏模塊表面的立體透視圖。在圖2Α中，光伏模塊200a 具有許多光伏電池210a。在光伏電池210a的表面上，形成有許多微突起220a，且該些微突 起220a排成2維陣列。微突起的形狀在俯視時可為各種形狀，諸如正方形、六邊形、圓形或 任何其它適合的形狀，但其不限制本發明的范疇。
圖2B為根據另一實施例的光伏模塊的俯視圖。在圖2B中，光伏模塊200b亦具有 許多光伏電池210b。然而，微突起220b是條狀的且排成平行陣列。圖3A為根據另一實施例的具有覆板類型結構的光伏電池的剖面結構示意圖。在 圖3A中，TCO層310a、半導體層320a及金屬層330a依次形成于透明基板300a上。在上述 結構中，TCO層320a經處理以形成微突起340a，且半導體層320a及金屬層330a共形地覆 蓋TCO層320a。在圖3A中，光線自透明基板310a處入射。圖;3B為根據另一實施例的具有覆板類型結構的光伏電池的剖面結構示意圖。圖 3B中的結構類似于圖3A中的結構，T⑶層310b、半導體層320b及金屬層330b依次形成于 透明基板300b上。然而，在此是對透明基板300b而非TCO層310b進行處理以形成微突起 340b。在圖:3B中，光線自透明基板310b處入射。圖3C為根據另一實施例的具有基板(substrate)類型結構的光伏電池的剖面結 構示意圖。在圖3C中，半導體層320c及TCO層310c依次形成于金屬基板330c上。金屬 基板330c經處理以形成微突起340c。在圖3C中，光線自TCO層310c處入射。TCO 層 310a、310b 及 310c 的厚度例如可為 0. Ιμπι 至 3μπι。TCO 層 310a、310b 及310c的材料可為金屬氧化物或復合金屬氧化物。舉例而言，金屬氧化物可為此02、CdO, T1203、Ga2O3> ZnPb2O6^ Cdln204、Mgln204、ZnGaO4^ AgSb03、CuA102、CuGaO2 或 Cd0_Ge02。復合金 屬氧化物可為 AZO (Ζη0:Α1)、GZO (ZnO:Ga)、ATO (SnO2: Sb)、FTO (SnO2:F)、ITO (In2O3: Sn)或 BaTi O3。上述半導體層320a、320b及320c的材料例如可為非晶硅、多晶硅、CdTe或CIGS。上述金屬層330a、金屬層330b及金屬層330c的材料可(例如)為Al、Ag、Ti或 Cu。上述形成微突起340a、340b及340c的方法可為任何可用方法。根據一實施例，可 使用微影蝕刻法來形成上述的微突起。根據另一實施例，亦可使用滾筒印刷法來形成上述 的微突起。舉例而言，若圖3A中的微突起340a是通過滾筒印刷而形成，則依據TCO層的材料 不同，涂布于滾筒上的蝕刻膏可選擇酸或堿。舉例而言，酸可為H3P04、HC1、CH3C00H、HN03或 H2SO4。堿可為 NaOH、KOH、Na2CO3 或 NH3。下表中列出了滾筒印刷的其它參數，包括輸送帶速度、滾筒的滾動速度、筒的按壓 深度、蝕刻溫度、清潔溫度及干燥溫度。
參數范圍輸送帶速度0. 5m/s 至 6m/s滾筒滾動速度IOrpm 至 300rpm滾筒的按壓深度Omm 至 2mm蝕刻溫度25°C至 60°C
權利要求
1.一種薄膜光伏電池，其特征在于，其包含一透明基板，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長的 十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一透明導電氧化層，其位于該透明基板上； 共形的一半導體層，其位于該透明導電氧化層上；及 共形的一金屬層，其位于該半導體層上。
2.根據權利要求1所述的薄膜光伏電池，其特征在于，該些微突起的該高度、該寬度及 該間隔分另Ij 為 0. IymM ΙΟμπκΟ. 1 μ m 至 10 μ m 及 0. 1 μ m 至 20 μ m。
3.一種薄膜光伏電池，其特征在于，其包含 一透明基板；一透明導電氧化層，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光 波長的十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一半導體層，其位于該透明導電氧化層上；及 共形的一金屬層，其位于該半導體層上。
4.根據權利要求3所述的薄膜光伏電池，其特征在于，該些微突起的該高度、該寬度及 該間隔分另U 為 0. IymM ΙΟμπκΟ. 1 μ m 至 10 μ m 及 0. 1 μ m 至 20 μ m。
5.一種薄膜光伏電池，其特征在于，其包含一金屬基板，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長的 十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一半導體層，其位于該金屬基板上；及 共形的一透明導電氧化層，其位于該半導體層上。
6.根據權利要求5所述的薄膜光伏電池，其特征在于，該些微突起的該高度、該寬度及 該間隔分另Ij 為 0. IymM ΙΟμπκΟ. 1 μ m 至 10 μ m 及 0. 1 μ m 至 20 μ m。
全文摘要
本發明提供一種薄膜光伏電池，其包含一透明基板，其上具有微突起，其中該些微突起的高度、寬度及間隔大于入射光波長的十倍且小于該光伏電池的寬度；共形的一透明導電氧化層，其位于該透明基板上；共形的一半導體層，其位于該透明導電氧化層上；及共形的一金屬層，其位于該半導體層上。在光伏電池的表面上產生大小在微米等級的微突起，讓入射光產生散射效應及多次反射效應。
文檔編號H01L31/0352GK102088039SQ201010557838
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月22日 優先權日2009年11月22日
發明者徐文凱, 林于庭, 黃士哲 申請人:杜邦太陽能有限公司