太陽能電池及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明實施方案涉及一種太陽能電池及其制造方法。
【背景技術】
[0002]用于太陽光發電的太陽能電池的制造方法如下。首先，在制備基板之后，在基板上形成背電極層，并通過激光圖案化該背電極層來形成復數個背電極。
[0003]其后，在背電極上相繼形成光吸收層、緩沖層和高電阻緩沖層。已廣泛采用了如下方案來光吸收層:通過同時或分別蒸鍍銅(Cu)、銦(In)、鎵(Ga)和砸(Se)形成Cu (In，Ga)Se2(CIGS)基光吸收層的方案，以及在已形成金屬前體層之后實施砸化工藝的方案。光吸收層的能帶隙在約IeV至1.8eV的范圍內。
[0004]然后，通過濺射工藝在光吸收層上形成包括硫化鎘(CdS)的緩沖層。緩沖層的能帶隙可以在約2.2eV至2.4eV的范圍內。之后，通過濺射工藝在緩沖層上形成包括氧化鋅(ZnO)的高電阻緩沖層。所述的高電阻緩沖層的能帶隙在約3.1eV至約3.3eV的范圍內。
[0005]其后，可在光吸收層、緩沖層和高電阻緩沖層中形成孔圖案。
[0006]然后，在高電阻緩沖層上層合透明導電材料，利用該透明導電材料填充孔圖案。因此，在高電阻緩沖層上形成透明電極層，并且在孔圖案內部形成連接線。構成透明電極層和連接線的材料可包括鋁摻雜的氧化鋅(AZO)。透明電極層的能帶隙在約3.1eV至3.3eV的范圍內。
[0007]然后，在透明電極層中形成孔圖案，使得可以形成多個太陽能電池。透明電極與高電阻緩沖層分別對應于電池。透明電極和高電阻緩沖層可以以帶或陣列的形式設置。
[0008]透明電極與背電極彼此不對準(misaligned)并通過連接線彼此電連接。因此，太陽能電池能夠串聯地彼此電連接。
[0009]如上所述，為將太陽光轉換成電能，已制造和使用了各種太陽能電池設備。這些太陽能電池設備中之一公開在韓國未審查專利公開第10-2008-0088744號中。
[0010]同時，根據相關現有技術，當采用硫化鎘(CdS)時，會發生與鎘(Cd)相關的問題。因此，為了形成不含Cd的緩沖層，可使用硫化鋅(ZnS)作為緩沖層。當采用ZnS時，前電極層直接沉積在ZnS緩沖層上，而不在ZnS緩沖層上形成高電阻緩沖層。
[0011]但是，由于ZnS緩沖層的電阻高于CdS緩沖層的電阻，因此限制了 ZnS緩沖層的厚度。因此，當前電極沉積在ZnS緩沖層上時，會導致對緩沖層和/或光吸收層的上部的損壞。
[0012]因此，提出了對制造緩沖層的需求，該緩沖層能夠解決當使用ZnS緩沖層時的上述問題，以及提出了包括該緩沖層的太陽能電池。
【發明內容】
[0013]技術問題
[0014]本發明實施方案提供一種能夠提高光電轉換效率的太陽能電池及其制造方法。
[0015]問題的解決方案
[0016]根據本發明實施方案，提供一種太陽能電池，其包括基板，在基板上的背電極層，在背電極層上的光吸收層，在光吸收層上的緩沖層，以及在緩沖層上的前電極層。所述緩沖層包括硫化鋅(ZnS)、氧化鋅(ZnO)和氫氧化鋅(Zn(OH)2)中的至少一種。
[0017]根據本發明實施方案，提供一種制造太陽能電池的方法。該方法包括在基板上形成背電極層，在背電極層形成光吸收層，在光吸收層上形成第一緩沖層；以及在第一緩沖層上形成第二緩沖層。第一緩沖層或第二緩沖層包括硫化鋅(ZnS)、氧化鋅(ZnO)和氫氧化鋅(Zn (OH) 2)中的至少一種。
[0018]發明的有益效果
[0019]如上所述，在根據本發明實施方案的太陽能電池及其制造方法中，可通過一道工藝形成多個緩沖層。換言之，通過在沉積過程中調節溶液中包含的氨水的濃度，可以形成包含ZnS的第一緩沖層和包含ZnO的第二緩沖層。
[0020]根據相關現有技術，在包含ZnS的緩沖層的情況下，由于高電阻導致的厚度限制，在沉積緩沖層之后的后續工藝中會導致緩沖層和/或光吸收層的損壞。
[0021]然而，在根據本發明實施方案制造太陽能電池的方法中，通過調節沉積工藝中緩沖溶液的濃度，在沉積第一緩沖層的同時，將第二緩沖層沉積在第一緩沖層上。
[0022]因此，即使包含ZnS的第一緩沖層厚度小，由于第二緩沖層形成在第一緩沖層上以彌補第一緩沖層的薄的厚度，可減少在實施緩沖層激光工藝之后在后續工藝中導致的對緩沖層和/或光吸收層的損壞，使得太陽能電池的整體效率能夠得以提高。
[0023]此外，由于可通過一道工藝同時形成至少兩個緩沖層，可降低工藝成本，并可提高工藝效率。
【附圖說明】
[0024]圖1是示出了根據本發明實施方案的太陽能電池的平面圖。
[0025]圖2是示出了根據本發明實施方案的太陽能電池的截面圖。
[0026]圖3到圖10是示出了根據本發明實施方案的制造太陽能電池的方法的截面圖。
【具體實施方式】
[0027]在以下對本發明實施方案的描述中，應當理解的是，當層(膜)、區域、圖案或結構被稱為在另一基板、層(膜)、區域、焊盤或圖案“上”或“下”時，其可以“直接地”或“間接地”在其它基板、層(膜)、區域、焊盤或圖案上，或者也可以存在一個或更多個中間層。將參照附圖來描述各個層的這樣的位置。
[0028]為了描述清楚和方便，可調整附圖中各個層(膜)、區域、圖案或結構的厚度和尺寸。此外，層(膜)、區域、圖案或結構的尺寸并不完全反映實際尺寸。
[0029]以下，將參照附圖具體描述本發明實施方案。
[0030]以下將參照圖1至圖10說明根據本發明實施方案的太陽能電池。圖1是示出了根據本發明實施方案的太陽能電池的平面圖，圖2是示出了根據本發明實施方案的太陽能電池的截面圖。圖3至圖10是示出了制造根據本發明實施方案的太陽能電池的方法的截面圖。
[0031]參照圖1至圖10，根據本發明實施方案的太陽能電池包括支承基板100、背電極層200、光吸收層300、緩沖層400和前電極層500。
[0032]支承基板100具有板形并支承背電極層200、光吸收層300、緩沖層400和前電極層 500。
[0033]支承基板100可以包括絕緣體。支承基板100可以包括玻璃基板、塑料基板或金屬基板。更具體地，支承基板100可以包括鈉鈣玻璃基板。可替代地，支承基板100可包括不銹鋼、具有柔性性能的聚合物、或包含氧化鋁的陶瓷基板。支承基板100可以是透明的。支承基板100可以是剛性或柔性的。
[0034]背電極層200設置在支承基板100上。背電極層200為導電層，背電極層200可以包括鉬(Mo)、金(Au)、鋁(Al)、絡(Cr)、鎢(W)、和銅(Cu)中的一種。在其中，特別地，與其他元素相比，Mo與支承基板100之間的熱膨脹系數之差更小，使得Mo表現出優越的粘附性能，因此防止了上述脫層現象。
[0035]此外，背電極層200可包括至少兩層。在這種情況下，這些層可包括相同的金屬或不同的金屬。
[0036]在背電極層200中形成有第一通孔TH1。通孔THl是露出支承基板100的頂表面的開口區域。當在平面圖中觀察時，通孔THl可具有在第一方向上延伸的形狀。
[0037]第一通孔THl中的每一個均可具有在約80 μ m至約200 μ m范圍內的寬度。
[0038]因此，背電極層200由第一通孔THl分割成復數個背電極。換言之，背電極通過第一通孔THl限定。
[0039]背電極通過第一通孔THl彼此間隔開。背電極布置成帶的形狀。
[0040]可替代地，背電極可布置成陣列的形狀。在這種情況下，當在平面圖中觀察時，第一通孔THl可被設置成格子的形狀。
[0041]光吸收層300設置在背電極層200上。此外，構成光吸收層300的材料填充進第一通孔THl中。
[0042]光吸收層300可以包括第1-1I1-VI族化合物。例如，光吸收層300可具有Cu (In, Ga) Se2 (CIGS)晶體結構、Cu (In) Se2晶體結構或Cu (Ga) Se 2晶體結構。
[0043]光吸收層300可以具有在IeV至1.8eV的范圍內的能帶隙。
[0044]緩沖層400設置在光吸收層300上。緩沖層400可以包括硫化鋅(ZnS)、氧化鋅(ZnO)和/或氫氧化鋅(Zn (OH) 2)。換言之，緩沖層400可以包括ZnS、ZnO或Zn (OH) 2，或者可以包括ZnS、ZnO和Zn (OH) 2中的至少一種。
[0045]此外，緩沖層400包括第一緩沖層410和第二緩沖層420。具體地，第一緩沖層410設置在光吸收層300上，第二緩沖層420設置在第一緩沖層410上。第一緩沖層410和第二緩沖層420中的每一個均可以包括ZnS、ZnO和/或Zn (OH) 2。
[0046]此外，硫(S)的濃度從背電極層