[发明专利]太阳能电池

说明书

技术领域

本发明总体上涉及光伏太阳能电池，更具体地，涉及薄膜太阳能电池及其形成方法。

背景技术

薄膜光伏(PV)太阳能电池是一类以光的形式利用可再生能源的能源设备，其中光转换成有用电能以用于多种应用。薄膜太阳能电池是通过在衬底上沉积各种半导体和其他材料的薄层和薄膜形成的多层半导体结构。这些太阳能电池可以以由多个单电互连电池组成的一些方式制作成重量轻可弯曲的薄膜。作为用于便携式电子设备、航空航天以及居民和商业楼宇(可被结合到各种结构部件例如屋顶墙板、建筑物的正面以及天窗)内的电能源，重量轻和可弯曲的属性给了薄膜太阳能电池广泛的潜在应用。

薄膜太阳能电池半导体封装件通常包括形成在衬底上的底部接触件或者电极以及形成在底电极上面的顶部接触件或者电极。顶电极由诸如透光导电氧化物(“TCO”)材料制成。TCO材料易受到环境因素(包括水、氧气和二氧化碳)造成的损害和性能退化。这种TCO退化可导致高串联电阻(Rs)并且导致太阳能电池较低的太阳能量转换率。

因而期望解决前述问题的改进的薄膜太阳能电池。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种薄膜太阳能电池，包括：

形成在衬底上的底电极层；

形成在所述底电极层上的半导体吸收层；

形成在所述吸收层上的缓冲层；

形成在所述缓冲层上的透明导电氧化物(TCO)种子层；以及

形成在所述TCO种子层上的块状TCO顶电极层，所述块状TCO顶电极层通过限定延伸穿过所述缓冲层和所述吸收层的垂直通道的P2划线电连接至所述底电极层；

其中，所述TCO种子层具有与所述块状TCO顶电极层不同的微观结构。

在可选实施例中，所述TCO种子层具有粒度比所述块状TCO顶电极层的粒度小的微观结构。

在可选实施例中，所述TCO种子层的膜厚小于所述块状TCO顶电极层的厚度。

在可选实施例中，所述TCO种子层的膜厚在大约50nm至大约300nm之间。

在可选实施例中，所述块状TCO顶电极层的膜厚为1000nm以上。

在可选实施例中，所述TCO种子层具有晶体与所述块状TCO顶电极层中的晶体为不同取向角的多晶结构。

在可选实施例中，所述TCO种子层延伸进所述P2划线。

在可选实施例中，所述TCO种子层介于所述块状TCO顶电极层与由所述吸收层和缓冲层限定的P2划线内的侧壁之间。

在可选实施例中，所述吸收层包括p型硫族化物材料或者CdTe。

在可选实施例中，所述吸收层包括选自由Cu(In，Ga)Se₂、Cu(In，Ga)(Se，S)2、CuInSe₂、CuGaSe₂、CuInS₂和Cu(In，Ga)S₂所组成的组的材料。

在可选实施例中，所述顶电极的材料为选自由氧化锌、掺铝氧化锌、掺镓氧化锌、掺铟氧化锌、掺氟二氧化锡、氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锡锑(ATO)以及碳纳米管层所组成的组中的n型材料。

根据本发明的另一方面，还提供了一种薄膜太阳能电池，包括：

形成在衬底上的底电极层；

形成在所述底电极层上的半导体吸收层；

形成在所述吸收层上的缓冲层；

形成在所述缓冲层上的TCO种子层；

形成在所述TCO种子层上的块状双层TCO顶电极层，所述块状双层TCO顶电极层通过限定延伸穿过所述缓冲层和所述吸收层的垂直通道的P2划线电连接至所述底电极层；

其中，所述块状双层TCO顶电极层包括下TCO层和形成在所述下TCO层上的上TCO层，所述上TCO层的掺杂剂浓度不同于所述下TCO层的掺杂剂浓度；

其中，所述TCO种子层具有与所述块状双层TCO顶电极层的所述下TCO层或者所述上TCO层不同的微观结构。

在可选实施例中，所述TCO种子层具有粒度比所述下TCO层或者所述上TCO层的粒度小的微观结构。

在可选实施例中，所述TCO种子层的膜厚小于所述下TCO层或者所述上TCO层的厚度。

在可选实施例中，所述上TCO层的掺杂剂浓度高于所述下TCO层的掺杂剂浓度。

在可选实施例中，所述TCO种子层具有晶体与所述块状TCO顶电极层中的晶体为不同取向角的多晶结构。