包括多重緩沖層的太陽能電池及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及包括通過原子層沉積形成的多重緩沖層的太陽能電池及其制造方法。
【背景技術】
[0002] 作為能夠減少碳排放且遵守環境法規的可再生能源，太陽能電池是高度相關的。 太陽能電池將太陽光轉化為電能。太陽能電池易于安裝且容易發電。
[0003] 太陽能電池是使用單晶硅或多晶硅制造的。單晶硅通常具有高的光電轉換效率， 且因此被普遍用于大型發電系統。然而，單晶硅需要復雜的制造工藝且非常昂貴。因此，單 晶硅是不經濟的。
[0004] 多晶娃具有相對$父低的效率但是便宜。因此，使用多晶娃的太陽能電池對低質量 產品是有用的，如住宅發電系統。然而，多晶硅也需要復雜的制造工藝因此在降低制造成本 以生產太陽能電池中有局限性。此外，由于近年來原料價格的上漲，降低使用多晶硅的太陽 能電池的生產成本仍然是困難的。
[0005] 作為選擇方案，近年來已經研制出了使用具有多結（multi-junction)結構的非 晶硅的方法和使用具有硫族化合物的可被應用于薄膜型太陽能電池的復合半導體的方法。
【發明內容】
[0006] 實施例提供了包括多重緩沖層的太陽能電池及其制造方法，該多重緩沖層包括通 過原子層沉積（ALD)形成在光吸收層的無氧（Ο-free)的第一緩沖層和通過原子層沉積 (ALD)形成在第一緩沖層上的第二緩沖層。在這種結構下，能夠防止堿性化合物擴散并因此 提尚太陽能電池的性能。
[0007] 根據典型實施例，太陽能電池包括：基底；形成在基底上的背電極層；形成在背電 極層上的光吸收層；包括通過原子層沉積（ALD)形成在光吸收層上的無氧的第一緩沖層和 通過原子層沉積（ALD)形成在第一緩沖層上的第二緩沖層的緩沖層；以及形成在緩沖層上 的前電極層。
[0008] 第一緩沖層可包括選自包含ZnS、ZnSe和ZnTe的組的至少一種。
[0009] 第一緩沖層的帶隙能量的范圍可以是從3. 5eV到3. 7eV。
[0010] 第一緩沖層的厚度的范圍可以是從〇· 2nm到2nm〇
[0011] 第二緩沖層可具有Ζη、0或Zn (S、Se或Te)的原子層交替堆疊的形式。
[0012] 第二緩沖層可具有包括選自包含ZnO、Zn (0, S)、Zn (0, Se)和Zn (0, Te)的組的至少 一種的第（2-1)緩沖層，和包括選自包含ZnS、ZnSe和ZnTe的組的至少一種的第（2-2)緩 沖層交替堆疊的形式。
[0013] 第（2-1)緩沖層和第（2-2)緩沖層的厚度比可以是在3:1到10:1。
[0014] 第二緩沖層的厚度的范圍可以是從4nm到50nm。
[0015] 緩沖層的Na含量的范圍可以是從0. 5原子％到2原子％。
[0016] 緩沖層的Na含量可在接觸光吸收層的表面具有峰值。
[0017] 基底可為堿石灰玻璃基底。
[0018] 堿石灰玻璃基底的Na含量的范圍可以是從13原子％到15原子％。
[0019] 根據本發明的另一典型實施例，用于制造太陽能電池的方法包括：(a)在基底上 形成背電極層；(b)在背電極層上形成光吸收層；（c)對光吸收層的表面進行預處理；（d) 形成在光吸收層上形成的無氧的第一緩沖層和通過原子層沉積（ALD)形成在第一緩沖層 上的第二緩沖層，其中光吸收層的表面通過原子層沉積（ALD)進行預處理；以及（e)在第二 緩沖層上形成前電極層。
[0020] 在步驟（c)中，表面預處理可以是用選自包含H2S、H2Se和H 2Te的組的至少一種來 浸漬光吸收層的表面的處理。
[0021] 在步驟（d)中，第一緩沖層可以包括選自ZnS、ZnSe和ZnTe的組的至少一種。
[0022] 在步驟（d)中，第一緩沖層41的原子層沉積（ALD)可反復執行包括注入金屬前體 氣體、第一次吹掃（purging)、注入反應氣體和第二次吹掃的過程，循環1-10次。
【附圖說明】
[0023] 實施例從下面結合附圖的詳細說明中將更清楚地被理解，其中：
[0024] 圖1說明根據典型實施例的太陽能電池的橫截面示意圖；
[0025] 圖2是說明根據典型實施例的用于制造太陽能電池的方法的流程圖；
[0026] 圖3a_3e是分別說明根據實施例1-3和比較實施例1的太陽能電池的并聯電阻 (R_shunt)、串聯電阻（R_series)、開路電壓Voc、填充因數（FF)和相對效率的測量結果的 曲線圖。
【具體實施方式】
[0027] 在下文中，將參照附圖詳細描述典型實施例。然而，值得注意的是實施例是典型的 但不限于所描述的實施例。
[0028] 相同或相似的元件全文將指代相同的參考數字。
[0029] 在附圖中，為更好的理解，層和區域的厚度可以被夸大。
[0030] 在下面的描述中，在層"上"形成給定元件可表示為給定元件直接形成在層上的情 況或給定元件間接形成在層的上方且在兩者之間插入有第三層的情況。
[0031] 在下文中，將詳細描述典型實施例。
[0032] 典型實施例提供的太陽能電池包括：基底；形成在基底上的背電極層；形成在背 電極層上的光吸收層；包括通過原子層沉積（ALD)形成在光吸收層上的無氧的第一緩沖層 和通過原子層沉積（ALD)形成在第一緩沖層上的第二緩沖層的多重緩沖層；以及形成在多 重緩沖層上的前電極層。
[0033] 而且，本發明的典型實施例提供用于制造太陽能電池的方法包括：（a)在基底上 形成背電極層；(b)在背電極層上形成光吸收層；（c)對光吸收層的表面進行預處理；（d) 在光吸收層上形成無氧的第一緩沖層，光吸收層的表面通過原子層沉積進行預處理，然后 通過原子層沉積（ALD)在第一緩沖層上形成第二緩沖層；以及（e)在第二緩沖層上形成前 電極層。
[0034] 圖1是根據典型實施例的太陽能電池的橫截面示意圖。該太陽能電池包括通過原 子層沉積形成的多重緩沖層。
[0035] 如圖1所示，包括通過原子層沉積形成的多重緩沖層的太陽能電池1包括：基底 10 ;形成在基底10上的背電極層20 ;形成在背電極層20上的光吸收層30 ;包括第一緩沖 層41和第二緩沖層42的多重緩沖層40 ;以及形成在多重緩沖層40上的前電極層50。第 一緩沖層41形成在光吸收層上且通過原子層沉積（ALD)形成。第一緩沖層41可以是無氧 層。即，第一緩沖層41中基本上不包含氧。在下文中，第一緩沖層41也可以被稱為無氧 (oxygen-free)的第一緩沖層41或無氧（Ο-free)的第一緩沖層41。第二緩沖層42形成 在第一緩沖層41上且通過原子層沉積（ALD)形成。
[0036] 圖2是說明根據典型實施例的用于制造太陽能電池的方法的流程圖。
[0037] 如圖2所示，根據典型實施例的用于制造太陽能電池1的方法包括：在基底10上 形成背電極層20 ;在背電極層20上形成光吸收層30 ;對光吸收層30的表面進行預處理； 在光吸收層30的表面上形成第一緩沖層41并通過原子層沉積（ALD)在第一緩沖層41上 形成第二緩沖層42 ;以及在第二緩沖層42上形成前電極層50。
[0038] 基底 10
[0039] 可以使用玻璃基底作為基底10。然而，基底10不限于此。例如，陶瓷基底、金 屬基底、聚合物基底等也可以被用作基底10。例如，可以使用堿石灰或高應變點蘇打 (pointsoda)玻璃基底作為玻璃基底。可以使用包括不銹鋼或鈦的基底作為金屬基底。可 以使用聚酰亞胺基底作為聚合物基底。
[0040] 基底10可以是透明的。基底10可以是剛性的或柔性的。
[0041] 根據典型實施例，在光吸收層30形成后，光吸收層30的表面通過浸漬到H2S、H 2Se、 H2Te或